Способ обнаружения помпажа Советский патент 1992 года по МПК F04D27/02 

Изобретение относится к области регулирования компрессоров, в частности к системам обнаружения помпажа (вращающегося срыва).

Известны способы обнаружения не- устойчивой работы газотурбинного двигате-. ля, основанные на измерении величин давлений на входе и выходе компрессора и сравнении их с известными критическими значениями авт. ев СССР № 504884 авт. св. СССР № 510585, патент США N 3852958.

Известны способы, основанные на измерении пульсаций давления за компрессором авт. св. СССР № 256384 авт. ев СССР № 842227.

Известны способы, использующие признак обратного тока газа по тракту двигателя авт. ев СССР № 279870

Известны способы, использующие в качестве признака помпажа резкое падение давления за компрессором патент СССР № 1429792.

Известны способы диагностики состояния работы компрессора измерением величины давления в характерных точках на профиле лопаток патент США № 3403842, авт. св. СССР №340790

Известен способ сигнализации помпажа, в котором источником информации является сигнал оптического пирбметра патент Великобритании № 2112928. Способ основан на эффекте быстрого нарастания температуры газа перед турбиной при помпаже

Недостатками перечисленных способов являются возможное - ложных срабатываний антипомпажных систем защиты и запаздывание в обнаружении помпажа. Наиболее близким к изобретению является способ по авт. св. СССР № 510587.

Целью изобретения является устранение ложных срабатываний систем защиты от помлажа.

Цель достигается тем, что признак помпажа в отличие от известного способа форсл

х|

о о

мируется при появлении пика давления, превышающего исходное значение более чем в два раза, в сечении входного канала, ближайшем к компрессору, а для предотвращения ложных срабатываний дополнительно измеряется давление воздуха в сечении входного канала, удаленном от компрессора.

Указанный признак в системах обнаружения помпажа ранее не использовался и. следовательно, изобретение соответствует критерию существенные отличия.

Использование предлагаемого способа повышает эффективность мероприятий по ликвидации неустойчивой работы ГТД Нечаев Ю.Н. Теория авиационных двигателей, часть 2, ВВИА им. Н.Л.Жуковского. 1986, с. 297...300. Известно, что уровень тепловых и динамических нагрузок на элементы ГТД при помпаже обратно пропорционален его дпительности.

На фиг. 1 изображено движение волны давления в момент, предшествующий пом- пажу, и представлена схема устройства, обеспечивающая обнаружение признака помпажа и выдачу разовой команды на исполнительный орган, где К 1, К 2 - контакторы, РВ1 - реле времени; 1 - трехканальный преобразователь (типа УГ - УМ или 4АНЧ - 22). 2 - штатная система антипомпажной защиты (АПЗ); Д1. Д2 - малоинерционные датчики (типа ЛХ - 61 и ДМИ -- 06 Ш).

На фиг. 2 показано изменение статического давления в одном из сечений канала. Способ осуществляется следующим образом

Во входном канале двигателя (фиг. 1) последовательно устанавливаются два дифференциальных датчика (сеч. 1,2). Датчик Д2 располагается в олижайшем к компрессору сечении. При потере двигателем газодинамической устойчивости пик давления, превышающий исходное значение в два и более раза, первоначально появляется в плоскости датчика Д2, который через преобразователь выдает сигнал на контактор К2. В результате срабатывания контактора К2 происходит включение контакта К2 1 (нормально разомкнутого) и срабатывает штатная система АПЗ.

В случае, если резкое повышение давления вызвано действием ударной волны, движущейся от сеч. 1 к сеч. 2, первоначально пик давления фиксируется датчиком Д1, который через преобразователь выдает сигнал на контактор К1 и реле времени РВ 1. При этом контакт Ki 1 (нормально замкнутый) размыкает цепь питания АПЗ,а контакт Ki.2 включает запитку контактора К1 и реле РВ 1 (самоблокировку). Через время

(L

расстояние между датчиками Д1 и Д2: V - скорость потока газа во входном канале; а - скорость звука) ударная

волна достигает датчика Д2, который и в этом случае через преобразователь приводит к срабатыванию контактора К2, однако при этом запитки системы АПЗ не происходит, так как контакт Ki i разомкнут.

0 Реле времени предназначено для снятия самоблокировки с контактора К1 после прохождения отраженной ударной волны через сечение датчика Д1 и настраивается на время

5 Гаэдан А Г1 + (гзадан 2 М . При ИСо VЭ

течении гзадан происходит кратковременное размыкание контакта PBi 1, в результате чего снимается самоблокировка

0 контактора К1 и реле РВ1, и система возвращается в исходное рабочее состояние.

При появлении тепловых возмущений на входе в компрессор двигателя происходит изменение его режима работы Нечаев

5 Ю.Н. Теория авиационных двигателей, часть 2, ВВИА им. Н.Е.Жуковского, 1986, с. 286...296.

Производительность компрессора падает. В результате чего происходит сильное

0 рассогласование в пропускной способности воздухозаборника и компрессора. Столб воздуха, находящийся во входном канале, выполняет в данный момент своеобразную функцию пресса по отношению к объему,

5 находящемуся перед компрессором. Давление резко повышается - возникает волна сжатия, направленная против потока, что является первым признаком помпажа.

Исследования, выполненные в ВВИА

0 им. Н.Е.Жуковского с использованием методов математического моделирования Нечаев Ю.Н., Шашенков А.Д , Улач В.Д.. Письменный В.Л. Математическое моделирование процессов в ГТД при потере газо5 динамической устойчивости. Трубы XI научных чтений по космонавтике, посвященных памяти академика С П.Королева, ИИЕТ АН СССР, 1989 г.. показали, что появление пика давления в момент, предшествую0 щий помпажу, является общим отличительным признаком, причем величина пика во всех случаях превышает исходный уровень давления более чем в два раза. На фиг. 2 показан фрагмент распечатки,

5 полученной при счете на ЭВМ. иллюстрирующий изменение статического давления в сечении на входе в компрессор при появлении помпажа.

При использовании предлагаемого способа снижается вероятность ложных срабатываний систем защиты от помпажа и устраняется запаздывание по времени обнаружения неустойчивой работы ГТД.

Способ позволяет повысить эффективность систем ликвидации помпажа ГТД, а следовательно, надежность и безопасность работы двигателя.

Формула изобретения Способ обнаружения помпажа путем измерения давления воздуха во входном сечении проточного канала газотурбинного

двигателя, ближайшем к компрессору, и формировании сигнала наличия прмпажа при превышении измеренной величиной первого заданного значения, отличающийся тем, что, с целью уменьшения ложных срабатываний защиты, дополнительно измеряют давление воздуха во входном сечении проточного каналя, удаленном от компрессора, и при превышении второго заданного значения измеренной величиной давления воздуха во входном сечении, удаленном от компрессора, запрещают формирование сигнала наличия помпажа на заданный промежуток времени.

Использование: защита газотурбинного двигателя от помпажа Сущность изобретения: измеряется давление воздуха в сечении проточного канала двигателя, ближайшем к компрессору, и превышением заданного значения величиной давления воздуха во входном сечении запрещают формирование сигнала наличия помпажа на заданный промежуток времени по измеренной величине давления воздуха в сечении проточного канала, ближайшем к компрессору. 2 ил.

cev 1

чд$

(

(Т-бремя)

ttU

К

гз

ф%

РВп

0.5

сеч 2

Ш

JTTTrmrJg k

}

4+27.В

Фиг.1