СПОСОБ И СИСТЕМА ОБНАРУЖЕНИЯ И УСТРАНЕНИЯ ЗАКЛИНИВАНИЯ СОПЕЛ Российский патент 2015 года по МПК F02C9/18 F02C9/20 

Предпосылки создания изобретения

Область техники, к которой относится изобретение

[001] Варианты осуществления изобретения, раскрытого здесь, в целом касаются способов и систем и, более конкретно, механизмов и способов устранения заклинивания сопел.

Описание известного уровня техники

[002] Турбомашины широко используются в нефтегазовой промышленности для сжатия жидкости, преобразования энергии потока жидкости/газа в электрическую энергию, сжижения текучих сред и т.д. Одной из таких машин является газовая турбина 2, которая показана на фиг.1. Современные газовые турбины содержат компрессор 4, камеру 6 сгорания и множество ступеней 8 и 10 (например, множество последовательных расширителей), которые выполнены с возможностью отбора кинетической энергии от горячих частиц, подаваемых камерой сгорания 6; каждая ступень понижает скорость частиц текущей среды.

[003] Две ступени газовой турбины 2, показанной на фиг.1, могут включать турбину высокого давления и турбину низкого давления, соответственно. Каждая ступень имеет свое собственное рабочее колесо (не показано) и свой собственный ротор 12 и 14. Первая ступень 8 имеет вход 18 и выход 20. Текущая среда (например, газообразные продукты сгорания из камеры 6 сгорания) обычно вводится на входе 18. Текущая среда выходит из выхода 20 с более низкими скоростями частиц. Энергия, отобранная от текущей среды, преобразуется газовой турбиной во вращательную энергию ротора 12, которая может передаваться компрессору 4. Необходимо дополнительно извлечь энергию из газообразных продуктов сгорания на выходе 20 перед выбросом их в окружающую среду. Поэтому выходная среда с выхода 20 подается как входная среда на вход 22 второй ступени 10. Скорости частиц далее снижаются во второй ступени 10 и частицы выводятся на выходе 24. Вторая ступень 10 может быть соединена с другими ступенями или с нагрузкой 16 через вал 14.

[004] Различные газовые турбины используют сопловой аппарат (систему сопел) 26 с изменяемой геометрией между первой ступенью 8 и второй ступенью 10. Сопловой аппарат 26 содержит множество сопел, которые сконструированы так, чтобы поворачиваться с целью разделения энтальпии между турбиной 8 высокого давления и турбиной 10 низкого давления.

[005] Однако сопловой аппарат может работать неправильно, то есть, одно или более из множества сопел могут "прилипать" к другой части соплового аппарата или газовой турбины, что приводит к невозможности поворота других сопел и, таким образом, к неспособности управлять разделением энтальпии входной среды.

[006] Соответственно, необходимо предложить системы и способы, которые устраняют вышеописанные проблемы и недостатки.

Сущность изобретения

[007] Согласно одному примеру осуществления изобретения предлагается способ управления заклиненным сопловым аппаратом, установленным между первой и второй турбинами, соединенными последовательно с компрессором. Способ включает определение, заклинен ли сопловой аппарат; подачу команды первой турбине увеличить минимальное опорное значение скорости, если сопловой аппарат заклинен; проверку, продолжает ли сопловой аппарат оставаться заклиненным; подачу команды компрессору увеличить поток отбираемого на вход тепла (Inlet Bleed Heat, IBH) от текущей величины до максимальной величины, если сопловой аппарат заклинен; проверку, продолжает ли сопловой аппарат оставаться заклиненным; и подачу команды компрессору увеличить угол входного направляющего аппарата (Inlet Guide Vanes, IGV) от текущей величины до максимальной величины, если сопловой аппарат заклинен.

[008] Согласно другому примеру осуществления изобретения предлагается система, выполненная с возможностью устранять заклинивание сопел. Система содержит компрессор, выполненный с возможностью сжатия среды; причем компрессор содержит механизм отбора тепла на вход (IBH), который позволяет возвращать часть сжатой среды назад на вход компрессора, и механизм входного направляющего аппарата (IGV), выполненный с возможностью управления потоком среды на входе компрессора. Система содержит также камеру сгорания, соединенную с компрессором и выполненную с возможностью смешивать сжатую среду с топливом, чтобы генерировать газообразные продукты сгорания после воспламенения; первую и вторую турбины, соединенные последовательно с камерой сгорания; сопловой механизм, содержащий сопла и выполненный с возможностью регулировать разделение энтальпии между первой турбиной и второй турбиной; и контроллер, соединенный с первой турбиной, механизмом IBH и механизмом IGV и выполненный с возможностью увеличивать минимальное опорное значение скорости первой турбины, поток IBH и угол IGV для устранения заклинивания соплового механизма.

[009] Согласно еще одному примеру осуществления изобретения предлагается машиночитаемый носитель, содержащий выполняемые компьютером команды, причем эти команды, когда выполняются, реализуют способ управления заклинившим сопловым аппаратом, установленным между первой и второй турбинами, соединенными последовательно с компрессором. Способ аналогичен способу, рассмотренному выше.

[0010] Согласно другим примерам осуществления изобретения рассмотренный выше способ может включать пошаговое увеличение угла IGV от текущей величины до максимальной величины, или обнаружение, остается ли сопловой аппарат все еще заклиненным между возрастающими пошаговыми увеличениями угла IGV, или остановку пошагового увеличения угла IGV, если сопловой аппарат не заклинен, или изменения обратно увеличенных величин скорости первой турбины, потока IBH и угла IGV до текущих величин, если сопловой аппарат не заклинен.

Краткое описание чертежей

[0011] Прилагаемые чертежи, которые включены в описание и составляют его часть, поясняют один или более вариантов осуществления изобретения и вместе с описанием объясняют эти варианты осуществления изобретения.

[0012] На фиг.1 показана принципиальная схема традиционной газовой турбины;

[0013] на фиг.2 показана принципиальная схема газовой турбины согласно примеру осуществления изобретения;

[0014] на фиг.3 показана принципиальная схема соплового аппарата согласно примеру осуществления изобретения;

[0015] на фиг.4 показана блок-схема способа восстановления управления заклиненным сопловым механизмом согласно примеру осуществления изобретения;

[0016] на фиг.5 изображен график, показывающий угол соплового механизма в зависимости от мощности согласно примеру осуществления изобретения;

[0017] на фиг.6 показана блок-схема способа для восстановления управления заклинившим сопловым механизмом согласно примеру осуществления изобретения;

[0018] на фиг.7 показана принципиальная схема контроллера, который управляет газовой турбиной.

Подробное описание изобретения

[0019] Следующее описание примеров осуществления изобретения приводится со ссылкой на прилагаемые чертежи. Одинаковые номера позиций на разных чертежах идентифицируют одинаковые или аналогичные элементы. Следующее подробное описание не ограничивает изобретение, объем изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения. Следующие варианты осуществления изобретения рассматриваются, для простоты, в отношении терминологии и структуры двухступенчатой газовой турбины. Однако, варианты осуществления изобретения, которые будут рассмотрены ниже, не ограничены этими системами, а могут быть применены к другим газовым турбинам, которые используют сопловой аппарат для управления расширением газа между турбинами высокого давления и турбинами низкого давления.

[0020] Ссылки во всем описании на "один вариант осуществления изобретения" или "некоторый вариант осуществления изобретения" означают, что частная особенность, структура или характеристика, описанная в связи с вариантом осуществления изобретения, включена по меньшей мере в один вариант осуществления изобретения. Таким образом, появление фраз "в одном варианте осуществления изобретения" или "в некотором варианте осуществления изобретения" в различных местах в описании не обязательно относится к одному и тому же варианту осуществления изобретения. Кроме того, частные особенности, структуры или характеристики могут комбинироваться любым подходящим способом в одном или более вариантах осуществления изобретения.

[0021] Согласно примеру осуществления изобретения предлагается способ обнаружения того, что сопла соплового аппарата не двигаются, и соответственно, согласно способу увеличивают (в определенном диапазоне) минимальное опорное значение скорости первой турбины газовой турбины. Если сопла все равно не реагируют на команды на открывание или закрывание, поток отбираемого на вход тепла (IBH) увеличивают до заранее заданной величины, чтобы заставить сопла двигаться. Если сопла все равно не реагируют на команды, то угол входного направляющего аппарата (IGV) увеличивают до заранее заданной величины. Как только управление соплами восстановлено, минимальное значение опорной скорости турбины, поток IBH и угол IGV уменьшают до их начальных величин.

[0022] Согласно примеру осуществления изобретения, показанному на фиг.2, газовая турбина 30 может содержать первую ступень 31 и вторую ступень 33. Для простоты, рассматриваемая газовая турбина имеет две ступени. Однако новые особенности, рассматриваемые здесь, применимы и к газовой турбине, имеющей более двух ступеней. Эти ступени иногда называются расширителями. Первая ступень 31 имеет вход 32 и выход 34. Как рассмотрено выше, текущая среда, подаваемая на вход 32, расширяется и выпускается из первой ступени на выходе 34, имея более низкую энергию. Таким образом, газовая турбина представляет собой роторный двигатель, который отбирает энергию от протекающих продуктов сгорания. Газовая турбина содержит, помимо турбин, компрессор и камеру сгорания. На фиг.2 показан компрессор 44, выход которого соединен с камерой 48 сгорания. Например, сжатый воздух от компрессора 44 смешивается в камере 48 сгорания с топливом, подаваемым магистралью 50 и воспламеняется. Продукты сгорания (выходящий газ) имеют высокую температуру, и поэтому они обладают запасом кинетической энергии. Горячие продукты сгорания подаются на вход 32 первой ступени 31 (турбины) газовой турбины 30. Осевой компрессор, который является противоположностью газовой турбины, также может использоваться как пример для рассмотрения вариантов осуществления изобретения. Однако, для простоты, в примерах осуществления рассматривается только газовая турбина.

[0023] Со временем были разработаны различные механизмы для улучшения эффективности и устойчивости к отказам камеры сгорания газовой турбины. Такие механизмы включают механизм IBH, механизм IGV и т.д. Эти механизмы кратко рассматриваются ниже.

[0024] Механизм IBH схематично показан на фиг.2. Механизм 36 IBH отводит по пути 38 часть выходной среды, текущей через компрессор 44, и вновь вводит ее на входе 52 компрессора 44 по пути 40. Если средой является воздух, то отводимый воздух называют отбираемым воздухом. Одной из задач механизма 36 IBH является увеличение температуры среды на входе 52, так как отводимая среда, текущая по пути 38, имеет более высокую температуру, чем среда на входе 52.

[0025] Другим механизмом, используемым газовыми турбинами, является механизм IGV. Механизм 42 IGV располагается на входе 52 компрессора 44 и выполнен с возможностью управления количеством среды, входящей в компрессор 44. Механизм 42 IGV содержит многочисленные лопатки, которые сконструированы для поворота в определенном диапазоне, чтобы увеличивать или уменьшать площадь пропускного сечения входа 52.

[0026] На фиг.2 показан также сопловой механизм 60, расположенный между первой турбиной 31 и второй турбиной 32. Сопловой механизм 60 выполнен с возможностью управлять величиной разделения энтальпии между первой турбиной 31 и второй турбиной 32. На фиг.3 показан пример соплового механизма 60. Сопловой аппарат 60 может содержать гидравлический поршень 61, соединенный с поворачивающимся кольцом 63, которое регулирует все сопла 65 одновременно посредством рычагов, чтобы обеспечить сопло второй ступени с переменной площадью пропускного сечения для газов, приходящих от первой ступени. Логический механизм 62 может быть присоединен к газовой турбине 30 или может быть помещен на удалении, но подключен к различным элементам газовой турбины 30, чтобы управлять, например, сопловым механизмом 60. Логическое устройство 62 может быть выполнено с возможностью управления минимальным опорным значением скорости для первой турбины 31, различными параметрами компрессора 44 и камеры 48 сгорания.

[0027] Способ обнаружения ненадлежащей работы соплового аппарата (направляющего соплового аппарата (NGV, nozzle guide vane) и/или исправления этой неисправности рассматривается ниже со ссылкой на фиг.4. Согласно примеру осуществления, показанному на фиг.4, неисправность аппарата NGV обнаруживается и исправляется. Более конкретно, на шаге 400 измеряется величина угла NGV. Измеренная величина NGV_fbk (величина сигнала обратной связи) сравнивается на шаге 402 с заданным значением NGV_set. Если разность между величиной сигнала обратной связи и заданным значением больше, чем определенная величина в течение заданного времени, полагают, что аппарат 60 NGV вышел из строя, то есть, сопла заклинены. В одном применении функция вычисления абсолютной величины ABS применяется к разности между сигналом обратной связи и заданными значениями. Так, в примере осуществления изобретения условие заклинивания NGV принимается как ABS(NGV_set-NGV_fbk)>2 в течение приблизительно 60 с.

[0028] Данный способ может устранять обнаруженную неисправность аппарата 6 0 NGV выполнением одного или более следующих шагов. Когда логическое устройство 62 газовой турбины обнаруживает, что аппарат NGV вышел из строя, на основании вышеупомянутого соотношения, логическое устройство подает команду на шаге 404 газовой турбине увеличить минимальное опорное значение скорости TNH первой турбины 31. Логическое устройство 62 может быть процессором, специализированной схемой, программным обеспечением или их комбинацией. Логическое устройство 62 может быть центральным устройством, которое координирует работу всей газовой турбины 30, или может быть распределенным в компрессоре, камере сгорания, турбинах, и т.д. Логическое устройство 62 может быть связано с памятью 64 (см. фиг.2), которая хранит вышеупомянутые заранее заданные величины и необходимые машинные команды.

[0029] Логическое устройство 62 может быть связано с одним или более датчиками 66 (см. фиг.2) для обнаружения того, что аппарат 60 NGV вышел из строя. Датчик 66 может быть выполнен с возможностью измерения угла поворота сопел аппарата 60 NGV. Логическое устройство 62 может быть связано с компрессором 44, чтобы управлять скоростью компрессора, забором компрессора и т.д., может быть связано с камерой сгорания 48, чтобы управлять соотношением компонентов смеси из сжатой среды от компрессора и топлива и другими характеристиками камеры сгорания, а также может быть связано с турбинами 31 и 33, чтобы выполнять другие функции.

[0030] Логическое устройство 62 может быть выполнено с возможностью увеличивать минимальное опорное значение TNH до более высокой величины, которое может изменяться от машины к машине. Согласно примеру осуществления минимальное опорное значение TNH увеличивается от текущей величины до более высокой величины по незамкнутому циклу. Например, если текущее опорное значение TNH составляет 94% номинальной величины, то эта текущая величина может быть увеличена до 98% номинальной величины. На шаге 406 логическое устройство 62 проверяет, восстановлена ли подвижность аппарата NGV, повторяя шаги 400 и 402. Если подвижность аппарата NGV восстановлена, выполнение способа далее не продолжается. Однако если аппарат NGV остается заклиненным, способ переходит к шагу 408, на котором поток IBH увеличивается от текущей величины до максимальной величины.

[0031] В одном применении максимальная величина потока IBH составляет 7% от полного потока. Шаг 408 может выполняться пошагово возрастающим образом, то есть, поток IBH может быть увеличен до первой величины, затем измеряется NGV_fbk и, если аппарат NGV остается заклиненным, величина IBH далее увеличивается до второй величины и так далее, пока поток IBH не возрастет до максимальной величины. Другими словами, это представляет собой замкнутый цикл.

[0032] После шага 408 и при величине потока IBH равной максимальной величине способ переходит к шагу 410, чтобы проверить, была ли восстановлена подвижность аппарата NGV. Если аппарат NGV все еще заклинен, способ переходит к шагу 412, на котором угол IGV увеличивается от текущей величины до максимальной величины. В одном применении максимальная величина угла IGV составляет 75°. Шаг 412 может выполняться по замкнутому циклу, как рассмотрено выше в отношении шага 408.

[0033] Логическое устройство 62 выполнено с возможностью последовательно увеличивать минимальное опорное значение TNH, поток IBH и угол IGV, а также останавливать выполнение этой последовательности, как только подвижность NGV восстанавливается. В одном примере осуществления соблюдается последовательность увеличения TNH, IBH и угла IGV, и никакая другая последовательность не используется.

[0034] Зависимость угла NGV (в градусах) от мощности, производимой газовой турбиной, показана на фиг.5. Необходимо отметить, что когда выходная мощность газовой турбины увеличивается, угол NGV первоначально уменьшается до тех пор, пока не будет достигнут минимум, затем он увеличивается снова. Следует отметить, что величины на оси х, изображенные на фиг.5, приводятся в качестве примера, а не для ограничения изобретения. Другие числа могут быть применимы в зависимости от машины, нагрузки и других факторов. Когда угол NGV уменьшается, он достигает точки 70 на пересечении кривой 72 с порогом 74 угла заклинивания. Точка 70 характеризует, для конкретной газовой турбины и рабочих условий, состояние, при котором аппарат NGV вышел из строя. Таким образом, по мере того как выходная мощность газовой турбины далее увеличивается, угол NGV остается постоянным на линии 74. Когда обнаруживается, что аппарат NGV заклинен, способ, описанный со ссылкой на фиг.4, инициируется, и выполняется последовательность регулирования TNH, IBH и IGV. Точка, указывающая инициирование способа, изображенного на фиг.4, показана как точка 78 на линии 76, изображенной на фиг.5. В определенный момент, когда подвижность аппарата NGV восстанавливается, характерная точка угла NGV возвращается на кривую 72. Способ, показанный на фиг.4, может быть реализован в контроллере 62 в виде программного обеспечения, в виде электрической схемы или их комбинации. В одном применении может быть разработано дополнение для программного обеспечения, содержащее машинные команды, которые при выполнении процессором контроллера 62, выполняют один или более шагов, показанных на фиг.4. Дополнение для программного обеспечения может быть установлено в существующие газовые турбины, чтобы устранять заклинивание сопел.

[0035] Согласно одному или более примерам осуществления изобретения, система, имеющая контроллер, такой как рассмотренный выше, улучшает управление скоростью вала высокого давления и/или понижает ограничения по мощности из-за заклинивших сопел, и/или сокращает потери производительности газовой турбины, и/или улучшает устойчивость к отказам камеры сгорания.

[0036] Согласно примеру осуществления изобретения, показанному на фиг.6, предлагается способ управления заклинившим сопловым аппаратом, установленным между первой и второй турбинами, соединенными последовательно с компрессором. Способ включает шаг 600 определения, заклинен ли сопловой аппарат, шаг 602 подачи команды первой турбине на увеличение минимального опорного значения скорости, если сопловой аппарат заклинен, шаг 604 проверки, продолжает ли сопловой аппарат оставаться заклиненным, шаг 606 подачи команды компрессору на увеличение потока отбираемого на вход тепла (IBH) от текущей величины до максимальной величины, если сопловой аппарат заклинен, шаг 608 проверки, продолжает ли сопловой аппарат оставаться заклиненным, и шаг 610 подачи команды компрессору на увеличение угла входного направляющего аппарата (IGV) от текущей величины до максимальной величины, если сопловой аппарат заклинен.

[0037] Раскрытые примеры осуществления обеспечивают систему и способ восстановления управления заклиненными соплами в газовой турбине или другой машине. Должно быть понятно, что это описание не предназначено для ограничения изобретения. Напротив, примеры осуществления предназначены для того, чтобы охватить варианты, модификации и эквиваленты, которые включены в объем изобретения, определяемый в соответствии с прилагаемой формулой изобретения. Кроме того, в подробном описании примеров осуществления изобретения описаны многочисленные конкретные детали, чтобы обеспечить всестороннее понимание заявленного изобретения. Однако специалистам в данной области техники будет понятно, что различные варианты осуществления изобретения могут применяться на практике без таких конкретных деталей.

[0038] С целью иллюстрации, а не ограничения на фиг.7 показан пример типичного контроллера (логического механизма), способного выполнять операции в соответствии с примерами осуществления изобретения. Однако должно быть понятно, что принципы данных примеров осуществления одинаково применимы и к другим вычислительным системам.

[0039] Приводимый в качестве примера контроллер 700 может содержать блок 702 обработки данных/управления, такой как микропроцессор, процессор с упрощенным набором команд (Reduced Instruction Set Computer, RISC) или другой центральный модуль обработки данных. Блок 702 обработки данных может быть не единым устройством, и может содержать один или более процессоров. Например, блок 702 обработки данных может содержать главный процессор и связанные с ним подчиненные процессоры, соединенные для связи с главным процессором. В качестве варианта блок 702 обработки данных может иметь структуру, показанную на фиг.2.

[0040] Блок 702 обработки данных может управлять основными функциями системы в соответствии с программами, расположенными в запоминающем устройстве/памяти 704. Таким образом, блок 702 обработки данных может выполнять функции, описанные на фиг.4 и 6. Более конкретно, запоминающее устройство/память 704 может содержать операционную систему и программные модули для выполнения функций и приложений в контроллере. Например, запоминающее устройство для хранения программ может включать одно или более постоянных запоминающих устройств (read-only memory ROM), постоянных запоминающих устройств в виде флэш-памяти, программируемых и/или стираемых постоянных запоминающих устройств, запоминающих устройств с произвольной выборкой (Random Access Memory, RAM), модулей интерфейса пользователя (Subscriber Interface Module, SIM), модулей беспроводного интерфейса (Wireless Interface Module, WIM), смарт-карт или другие съемные устройства памяти и т.д. Программные модули и связанные с ними средства могут передаваться также в контроллер 700 посредством сигналов данных и загружаться с помощью электроники через сеть, например, Интернет.

[0041] Одной из программ, которые могут храниться в запоминающем устройстве/памяти 704, является специальная программа 706. Как описано ранее, специальная программа 706 может взаимодействовать с различными датчиками или компонентами газовой турбины, чтобы определять, не заклинен ли сопловой механизм. Программа 706 и связанные с ней средства могут быть реализованы в виде программного обеспечения и/или встроенного программного обеспечения, действующего посредством процессора 702. Запоминающее устройство/память 704 для хранения программ может использоваться также для хранения данных 708 или других данных, связанных с примерами осуществления изобретения. В одном примере осуществления программы 706 и данные 708 хранятся в энергонезависимом электрически-стираемом программируемом постоянном запоминающем устройстве (Electrically-Erasable Programmable ROM, EEPROM), постоянной флэш-памяти и т.д. так, чтобы информация не терялась при выключении электропитания контроллера 700.

[0042] Процессор 702 может быть соединен также с элементами пользовательского интерфейса 710. Пользовательский интерфейс 710 может содержать, например, дисплей 712, такой как дисплей на жидких кристаллах, специализированную клавиатуру 714, громкоговоритель 716 и микрофон 718. Эти и другие компоненты пользовательского интерфейса подключены к процессору 702 так, как известно в данной области техники. Специализированная клавиатура 714 может иметь алфавитно-цифровые клавиши, чтобы выполнять разные функции, включая набор чисел и выполнение операций, присвоенных одной или более клавишам. В качестве варианта могут использоваться другие механизмы пользовательского интерфейса, такие как устройство ввода речевых команд, переключатели, сенсорный планшет/экран, графический пользовательский интерфейс, использующий координантно-указательное устройство, трекболл, джойстик или любой другой механизм пользовательского интерфейса.

[0043] Контроллер 700 может содержать также цифровой сигнальный процессор 720 (Digital Signal Processor, DSP). Процессор 720 DSP может выполнять различные функции, включая аналого-цифровое (Analog-to-Digital, A/D) преобразование, цифро-аналоговое (Digital-to-Analog, D/A) преобразование, кодирование/декодирование речи,

шифрование/дешифрование, обнаружение и исправление ошибок, преобразование битовых потоков, фильтрацию и т.д. Приемопередатчик 722, обычно подключенный к антенне 724, может передавать и принимать радиосигналы, связанные с беспроводным устройством, например, датчиком.

[0044] Контроллер 700 на фиг.7 приведен в качестве типичного примера вычислительной среды, в которой могут применяться принципы данных примеров осуществления. Из приведенного здесь описания специалистам в данной области техники будет понятно, что данное изобретение одинаково применимо в различных других известных в настоящее время и будущих мобильных и стационарных вычислительных средах. Например, специальное приложение 706 и связанные с ним средства и данные 708 могут храниться различными способами, могут работать на разных устройствах обработки данных, и могут работать в электронных устройствах, имеющих дополнительные или другие вспомогательные электрические схемы и механизмы пользовательского интерфейса либо меньшее число этих схем и механизмов.

[0045] Хотя признаки и элементы данных примеров осуществления описаны в вариантах осуществления изобретения в конкретных комбинациях, каждый признак или элемент могут использоваться отдельно от других признаков и элементов вариантов осуществления или в различных комбинациях с другими признаками и элементами, раскрытыми здесь, или без них.

[0046] Данное описание использует примеры изобретения, раскрытые для того, чтобы позволить любому специалисту в данной области техники использовать их на практике, включая создание и использование любых устройств или систем и выполнение любых способов, включенных в их состав. Объем изобретения определяется формулой изобретения и может включать другие примеры, которые могут найдены специалистами. Такие другие примеры находятся в объеме формулы изобретения.

Изобретение относится к энергетике. Способ управления заклиненным сопловым аппаратом, установленным между первой и второй турбинами, соединенными последовательно с компрессором. Способ включает определение, заклинен ли сопловой аппарат; подачу команды первой турбине увеличить минимальное опорное значение скорости, если сопловой аппарат заклинен; проверку, продолжает ли сопловой аппарат оставаться заклиненным; подачу команды компрессору увеличить поток отбираемого на вход тепла от текущей величины до максимальной величины, если сопловой аппарат заклинен; проверку, продолжает ли сопловой аппарат оставаться заклиненным; и подачу команды компрессору увеличить угол входного направляющего аппарата от текущей величины до максимальной величины, если сопловой аппарат заклинен. Также представлены система для устранения заклинивания сопел и машиночитаемый носитель, содержащий выполняемые компьютером команды, которые при их выполнении реализуют способ согласно изобретению. Изобретение позволяет устранить заклинивание соплового механизма. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ управления заклиненным сопловым аппаратом, установленным между первой и второй турбинами, соединенными последовательно с компрессором, включающий:
определение, заклинен ли сопловой аппарат;
подачу команды первой турбине увеличить минимальное опорное значение скорости, если сопловой аппарат заклинен;
проверку, продолжает ли сопловой аппарат оставаться заклиненным;
подачу команды компрессору увеличить поток отбираемого на вход тепла (IBH) от текущей величины до максимальной величины, если сопловой аппарат заклинен;
проверку, продолжает ли сопловой аппарат оставаться заклиненным; и
подачу команды компрессору увеличить угол входного направляющего аппарата (IGV) от текущей величины до максимальной величины, если сопловой аппарат заклинен.

2. Способ по п.1, включающий:
увеличение минимального опорного значения скорости первой турбины, увеличение потока отбираемого на вход тепла и увеличение угла входного направляющего аппарата в указанной последовательности выполнения.

3. Способ по п.2, включающий:
остановку выполнения упомянутой последовательности, если сопловой аппарат не заклинен.

4. Способ по п.1, включающий:
увеличение минимального опорного значения скорости первой турбины от текущей величины до более высокой величины без проверки, было ли восстановлено управление сопловым аппаратом.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что минимальное опорное значение скорости составляет приблизительно 94% номинальной величины, а увеличенное минимальное опорное значение скорости составляет приблизительно 98% номинальной величины.

6. Способ по п.1, включающий:
пошаговое увеличение потока отбираемого на вход тепла от текущей величины до максимальной величины; и
обнаружение, остается ли сопловой аппарат заклиненным, между пошаговыми увеличениями потока отбираемого на вход тепла.

7. Способ по п.6, дополнительно включающий:
остановку пошагового увеличения потока отбираемого на вход тепла, если сопловой аппарат не заклинен.

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что максимальная величина потока, отбираемого на вход, составляет 7% максимального потока через компрессор.

9. Система для устранения заклинивания сопел, содержащая:
компрессор, выполненный с возможностью сжимать среду, причем упомянутый компрессор содержит
механизм отбора тепла на вход (IBH), который позволяет части сжатой среды возвращаться назад на вход компрессора, и
механизм входного направляющего аппарата (IGV), выполненный с возможностью управления потоком среды на входе компрессора;
камеру сгорания, соединенную текущей средой с компрессором и выполненную с возможностью смешивать сжатую среду с топливом для генерации газообразных продуктов сгорания после воспламенения;
первую и вторую турбины, соединенные последовательно с камерой сгорания;
сопловой механизм, содержащий сопла и выполненный с возможностью регулировать разделение энтальпии между первой турбиной и второй турбиной; и
контроллер, соединенный с первой турбиной, механизмом отбора тепла на вход и механизмом входного направляющего аппарата и сконфигурированный так, чтобы увеличивать минимальное опорное значение скорости первой турбины, поток отбираемого на вход тепла и угол входного направляющего аппарата для устранения заклинивания соплового механизма.

10. Машиночитаемый носитель, содержащий выполняемые компьютером команды, которые при их выполнении реализуют способ управления заклиненным сопловым аппаратом, установленным между первой и второй турбинами, соединенными последовательно с компрессором, при этом упомянутый способ включает:
определение, заклинен ли сопловой аппарат;
подачу команды первой турбине увеличить минимальное опорное значение скорости, если сопловой аппарат заклинен;
проверку, продолжает ли сопловой аппарат оставаться заклиненным;
подачу команды компрессору увеличить поток отбираемого на вход тепла (IBH) от текущей величины до максимальной величины, если сопловой аппарат заклинен;
проверку, продолжает ли сопловой аппарат оставаться заклиненным; и
подачу команды компрессору увеличить угол входного направляющего аппарата (IGV) от текущей величины до максимальной величины, если сопловой аппарат заклинен.