Способ эксплуатации газотурбинного двигателя Российский патент 2017 года по МПК G01M15/14 

Изобретение относится к области эксплуатации газотурбинных двигателей, в частности к двигателям, применяемым в качестве привода газоперекачивающих агрегатов и энергоустановок.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является известный способ эксплуатации газотурбинного двигателя, включающий определение в начале эксплуатации при проведении приемо-сдаточных испытаний исходных значений температуры газа за турбиной, давления газа и частоты вращения ротора и определение допустимых пороговых отклонений от исходных значений, а при эксплуатации периодическое измерение параметров температуры, давления и частоты вращения ротора двигателя, сравнивание измеряемых и исходных значений и регулирование частоты вращения ротора или его остановку в зависимости от результатов сравнивания измерений и пороговых отклонений.

/RU №2168163 МПК7 G01M 15/00, опубл. 27.05.2001 г. / /1/

Однако этот способ не позволяет своевременно определить начало разрушения элементов газовоздушного тракта, что в условиях эксплуатации газотурбинного двигателя приводит к существенным повреждениям элементов двигателя.

Задачей изобретения является разработка способа эффективной защиты двигателя при работе и минимизации повреждений.

Ожидаемый технический результат оценка разрушений одного или нескольких элементов двигателя принятие превентивных мер по остановке газотурбинного двигателя до проявления существенных повреждений.

Ожидаемый технический результат - достигается тем, что в известном способе эксплуатации газотурбинного двигателя, включающем определение в начале эксплуатации при проведении приемо-сдаточных испытаний исходных значений температуры газа за турбиной, давления газа и частоты вращения ротора и определение допустимых пороговых отклонений от исходных значений, а при эксплуатации периодическое измерение параметров температуры, давления и частоты вращения ротора двигателя, сравнивание измеряемых и исходных значений и регулирование частоты вращения ротора или его остановку в зависимости от результатов сравнивания измерений и пороговых отклонений, по предложению, давление газа измеряют за компрессором, в качестве параметра сравнения используют давление и частоту вращения ротора, измерения производят при постоянной температуре газа за турбиной через промежутки времени 0,2…0,5 с, сравнивание измерений и определение пороговых отклонений производят, по крайней мере, по двум предшествующим и двум последующим текущим значениям параметров, а остановку двигателя производят при снижении частоты вращения ротора на 0,2…0,5% и давления за компрессором на 1,0…1,5%.

В изобретении предлагается, дополнительно периодически в каждый промежуток времени 0,2…0,5 с, измерять давление за компрессором высокого давления Р_к, а в качестве параметра сравнения предлагается использовать это давление и частоту вращения ротора. Если отклонение величин измеренных параметров ниже допустимых пороговых отклонений от исходных значений, то осуществляют плавное, например расходом топлива, регулирование частоты вращения ротора и продолжают работу двигателя. Промежуток времени измерения 0,2…0,5 с, является оптимальным, позволяющим объективно оценить состояние двигателя и принять превентивные меры. Если в измеряемый промежуток времени фиксируется снижение частоты вращения ротора на 0,2…0,5% и давления за компрессором на 1,0…1,5%, в том числе и в пределах значений пороговых отклонений других параметров, то производят остановку двигателя, что позволяет исключить его существенные повреждения.

На чертеже показан газотурбинный двигатель, установленный в газоперекачивающем агрегате или энергоустановке с подключенной системой управления, реализующей предлагаемый способ.

Газотурбинный двигатель 1 включает в себя: компрессор 2 (включающий в себя компрессор низкого и высокого давления), турбину 3 (включающую в себя турбину низкого и высокого давления), свободную (силовую) турбину 4. Для реализации предложенного способа производится контроль изменения давления за компрессором Р_к и частоты вращения роторов относительно предшествующих величин.

Пример

Перед началом эксплуатации газотурбинного двигателя 1 проводят измерение его базовых (исходных) характеристик, включающее в себя определение исходного давления Р_к за компрессором 2 и исходных частот вращения. В процессе эксплуатации проводится через каждый промежуток времени измерения 0,2…0,5 с, производят контроль давления Р_к и частот вращения роторов, а также сравнение их величин с двумя…тремя предшествующими значениями. При снижении давления Р_к за компрессором 2 на величину 1…1,5% с одновременным снижением частоты вращения роторов на 0,2…0,5% относительно двух…трех предшествующих значений при отсутствии управляющего сигнала на изменение режима работы двигателя производят формирование сигнала об изменении технического состояния двигателя и последующий останов двигателя.

Реализация изобретения позволяет предотвратить развитие разрушения газовоздушного тракта двигателя, вызванного различными причинами (неправильная эксплуатация, повреждение рабочих лопаток и т.д.) при эксплуатации газотурбинного двигателя в наземной установке. Позволяет снизить затраты на восстановительный ремонт двигателей путем своевременной остановки и, тем самым, предотвращения развития разрушений в газовоздушном тракте и системах двигателя.

Изобретение относится к области эксплуатации газотурбинных двигателей, в частности к двигателям, применяемым в качестве привода газоперекачивающих агрегатов и энергоустановок. Давление газа измеряют за компрессором, в качестве параметра сравнения используют давление и частоту вращения ротора, измерения производят при постоянной температуре газа за турбиной через промежутки времени 0,2…0,5 с, а сравнивание измерений и определение пороговых отклонений производят, по крайней мере, по двум предшествующим и двум последующим текущим значениям параметров, а остановку двигателя производят при снижении частоты вращения ротора на 0,2…0,5% и давления за компрессором на 1,0…1,5%. Технический результат изобретения – предотвращение развития разрушения газовоздушного тракта двигателя, вызванного различными причинами (неправильная эксплуатация, повреждение рабочих лопаток и т.д.) при эксплуатации газотурбинного двигателя в наземной установке. 1 ил.

Способ эксплуатации газотурбинного двигателя, включающий определение в начале эксплуатации при проведении приемо-сдаточных испытаний исходных значений температуры газа за турбиной, давления газа и частоты вращения ротора и определение допустимых пороговых отклонений от исходных значений, а при эксплуатации периодическое измерение параметров температуры, давления и частоты вращения ротора двигателя, сравнивание измеряемых и исходных значений и регулирование частоты вращения ротора или его остановку в зависимости от результатов сравнивания измерений и пороговых отклонений, отличающийся тем, что давление газа измеряют за компрессором, в качестве параметра сравнения используют давление и частоту вращения ротора, измерения производят при постоянной температуре газа за турбиной через промежутки времени 0,2…0,5 с, а сравнивание измерений и определение пороговых отклонений производят, по крайней мере, по двум предшествующим и двум последующим текущим значениям параметров, а остановку двигателя производят при снижении частоты вращения ротора на 0,2…0,5% и давления за компрессором на 1,0…1,5%.