Система стабилизации зазоров в турбинах газотурбинных двигателей Советский патент 1993 года по МПК F02C9/00 

00

-д

СЛ

со о о

Изобретение относится к области дви- гателестроения и может быть использовано для улучшения характеристик турбин газотурбинных двигателей (ГТД),

Целью изобретения является повышение точности регулирования радиальных зазоров на режиме запуска.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Согласно схеме система стабилизации зазоров содержит программный механизм 1, включающий датчики температуры 2 и давления 3 окружающего воздуха, температура статора А, частоты вращения ротора двигателя 5, давления воздуха за компрессором 6 и функциональные блоки зависимостей радиусов ротора и статора от замеренных датчиками параметров 7, заданной величины радиального зазора от положения РУД 8, вход которого соединен через функциональный блок 7 с дополнительным функциональным блоком 9 расчетной мощности пускового устройства, связанным с датчиками температуры 2 и давления 3 окружающего воздуха, а выход- черезфункциональные блоки 7 и 0 соединен с исполнительным устройством 10, осуществляющим регулирование радиальных зазоров, например, путем перемещения конусной обечайки 11, установленной в кольцевой полости 12, в зоне которой расположены лопатки 13 рабочего колеса турбины с бандажными полками 14.

Устройство работает следующим образом.

При работе двигателя, начиная с режима запуска, в датчиках 2, 4, 5 и 6 программного механизма 1 формируются сигналы температуры окружающего воздуха, температуры статора Тс частоты вращения ротора ГТД и давления воздуха за компрессором соответственно, которые поступают в функциональный блок 7 зависимости радиусов ротора.и статора от замеренных датчиками параметров. Дополнительно в датчике 3 программного механизма 1 формируется сигнал давления Рн окружающего воздуха, который совместно с сигналом температуры окружающего воздуха Тн датчика 2 поступает в дополнительный функциональный блок 9. В блоке 9 формируется зависимость рас- . четной (максимальный) мощности пускового устройства (NPny) от температуры и давления (высоты Н базирования аэродрома) окружающего воздуха, которая может быть получена с использованием экспериментальных или расчетных данных. Так, измерение NPny пускового устройства типа ГТДЭ-К117 в процессе запуска двигателя

при различных Тн и Н аппроксимируется полиномами вида:

NnyP(H) (1 - 0,045 Н - 0,015 Н2) -МпуР

приН 0

NnyPn H) (0,0057467 + 0,0113434 -Т„ - - 0,0000274 TH2) NnyP при Тн - 288 К.

В зависимости от величины расчетной мощности пускового устройства в функциональном блоке 7 осуществляется коррекция

радиусов ротора Рр и статора Рс, определяется значение фактического радиального зазора и сравнивается с заданной величиной радиального зазора функционального блока 8. Пропорционально величине полученной разности исполнительным устройством 10 осуществляется перемещение е продольном направлении конусной обечайки 11, установленной в кольцевой полости 12, что обеспечивает поддержание потреб

ного уровня радиального зазора между конусной обечайкой .1.1 и бандажными полками 14 рабочих лопаток 13.

Поскольку уровень монтажных радиальных зазоров при повторных запусках и

темп последующего изменения зазоров зависят от теплового состояния элементов двигателя, так и от температуры окружающего воздуха, то для повышения точности регулирования радиальных зазоров при повторных запусках ГТД зависимости Рр и Рс функционального блока 7 корректируют по Тс и Тн, что позволяет по соотношению этих температур косвенно определить тепловое состояние деталей ротора и статора (уровень температуры статора при данной температуре окружающего воздуха характеризует степень и интенсивность охлаждения деталей ротора статора и ротора в зависимости от Тн и времени охлаждения,

прошедшего после выключения ГТД до начала его повторного запуска).

Таким образом, функциональный блок 7 содержит зависимости:

Рр fjnit, NnyP. Те, Тн),

Рс f(P0, Рк. Nn/. Тс. Тр).

где Ро - начальный радиус статора. -Формула изобретения

Система стабилизации зазоров в турбинах газотурбинных двигателей, содержащая программный механизм, подключенный к исполнительному устройству, отличающаяС я тем, Что, с целью повышения точности и надежности при запуске двигателя, она дополнительно содержит функциональный блок расчетной мощности пускового устройства, а программный механизм выполнен в виде датчиков температуры окружающего воздуха статора, давления воздуха за компрессором и частоты вращения ротора двигателя, подключенных к функциональному блоку зависимостей радиусов ротора и ста0

тора, датчика давления окружающего воздуха, подключенного к функциональному блоку расчетной мощности пускового устройства, соединенному с датчиком температуры окружающего воздуха и подключенному к функциональному блоку зависимостей радиусов ротора и статора, связанному с функциональным блоком заданной величины радиального зазора и исполнительным устройством.

Использование: область двигателестро- ения, системы регулирования зазоров в газотурбинных двигателях. Сущность изобретения: сигналы датчиков 2 давления и температуры окружающего воздуха поступают в функциональный блок 9 расчетной мощности пускового устройства. В датчиках 4, 5 и 6 формируются сигналы температуры статора, частота вращения ротора и давления воздуха за компрессором. Эти сигналы поступают в функциональный блок 7, в котором осуществляется коррекция радиусов ротора и статора в зависимости от измеренных параметров двигателя. В блоке 7 определяется величина фактического радиального зазора, которая сравнивается с заданной величиной зазора из блока 8. Сигнал разности поступает на исполнительное устройство 10. 1 ил.