CN109614428A - 一种燃烧室温度场分析调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种燃烧室温度场分析调整方法，包括以下步骤：数据输入：将一个燃烧室试验的基础数据、流量数据和试验结果数据转换为相关联的数据集中进行存储；数据筛选：利用存储数据中的基础数据、流量数据和试验结果数据进行数据判断，筛选出合格数据及不合格数据；数据分析：将筛选出的不合格数据，形成数据图像信息，并对数据进一步分析，对不合格数据进行判定；数据输出：输出调整方案，指导现场操作；操作者根据调整方案重新试验。本发明可准确分析判断不合格数据，降低人工判别的繁琐及低效，提高燃烧室一次修理成功率，并可以对温度场调整方法进行积累和保存，为以后温度场调整提供参考和依据，并且对于以后新换的工作人员也能很快接管。

Description

一种燃烧室温度场分析调整方法

技术领域

本发明涉及一种温度场数据调整技术，具体为一种燃烧室温度场分析调整方法。

背景技术

为了保证航空发动机涡轮转子叶片能安全可靠的工作，要求燃气沿半径的周向平均温度必须按一定的规律分布，使整个转子叶片接近等强度。在对发动机燃烧室进行检修时，需要确定燃烧室的温度分布情况是否满足使用要求。在温度场试验不合格时，通过试验数据对燃烧室温度场进行判别的工作量大，目前由于缺乏工具，往往只能由修理技术人员手工计算和判断，除了容易出现误判外，对检修周期的影响也比较大，难以保证燃烧室检修以达到一次成功。

发明内容

针对现有技术中发动机燃烧温度场的判断通过工人实现、容易出现误判、检修周期，本发明要解决的问题是提供一种可准确分析判断不合格数据、提高燃烧室一次修理成功率的燃烧室温度场分析调整方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明一种燃烧室温度场分析调整方法，包括以下步骤：

1)数据输入：将一个燃烧室试验的基础数据、流量数据和试验结果数据转换为相关联的数据集中进行存储；

2)数据筛选：利用存储数据中的基础数据、流量数据和试验结果数据进行数据判断，筛选出合格数据及不合格数据；

3)数据分析：将筛选出的不合格数据，形成数据图像信息，并对数据进一步分析，对不合格数据进行判定；

4)数据输出：输出调整方案，指导现场操作；

5)操作者根据调整方案重新试验，返回步骤1)。

步骤3)中，数据图像信息包括燃烧室温度场曲线图、热电偶实际曲线与理论曲线对比图、燃烧室出口温度分布图以及燃油总管流量曲线图，其中燃烧室温度场曲线图是将输入的数据中热电偶周向和径向实际值与理论值进行对比，并对数据进行收集得到；热电偶实际曲线与理论曲线对比图是根据输入热点偶安装位置坐标得出热电偶实际坐标曲线与理论坐标曲线并通过对比形成；燃烧室出口温度分布图是将单只喷油嘴喷出的燃油区域做为一个扇区，均布于一个燃烧室出口处的多只喷油嘴在圆周周向形成的所有扇区上每一个环区的分布及理论曲线通过图形方式形成；燃油总管流量曲线图是通过输出燃油总管多个喷嘴各阶段的流量实际值曲线绘制；

通过对数据导入分析，分别呈现出模拟燃烧室的出口温度曲线图，包括周向实际温度曲线与理论曲线对比图、热电偶理论位置与实际位置对比图以及温度场出口温度示意图。

骤3)中，形成调整方案包括周向不合格调整方案、径向不合格调整方案以及周向、径向、斜率同时不合格判定，其中：

周向不合格调整方案：周向不合格根据试验的算术平均温度、进口温度、和周向超差区段的规定值，通过理论系数计算出超差区段的临界温度，根据临界温度，找出超差点对应的扇区，根据超差点在扇区的位置，选择在外混合器和头部对应扇区进行扩孔调试，

径向不合格调整方案：径向不合格判定按径向不合格对应扇区对火焰筒对应掺混孔进行扩孔调整，其余不超差扇区根据相邻扇区的超差情况进行微量调整；对于燃油总管，进行流量、雾化检查，并将温度较高的扇区对应的喷嘴和温度较低的扇区对应的喷嘴进行对调，同时将对应的温度高的喷嘴流量调低；

周向、径向、斜率同时不合格判定：遇到周向和斜率、周向和径向、径向和斜率、周向和径向以及斜率2个以上参数不合格的情况时，调试方法结合周向、径向的调试进行，先对周向不合格进行调试，然后对径向或斜率不合格进行调试。

步骤3)中，根据温度超差点所在范围内确定是否对混合器进行扩孔，同时对燃油总管进行流量、雾化检查，若流量偏高，则将流量调下限；扩孔的量根据超差温度确定，超差温度在10℃以下，则扩孔余量在1mm，超差温度在10～30℃，扩孔余量为1.5～2mm，超差温度在30～50℃，扩孔余量为2～2.5mm，若超差温度在50℃以上，则需检查相应的喷嘴是否有异常，是否堵塞或流量偏高，必要时更换对应喷嘴。

步骤3)中，超差温度对应的扩孔大小为：一般超差在10℃以下，则扩孔余量在0.5mm；超差温度在10～30℃，扩孔余量为1mm；超差温度在30～50℃，扩孔余量为1.5mm；若超差温度在50℃以上，扩孔余量为2mm。

步骤3)中，对筛选出的不合格数据进一步分析，针对输入的温度场试验数据进行分析计算，找出不合格原因，具体为：

301)周向数据不合格判定

对于输入的试验结果数据中的周向不合格数据，通过周向不合格程序，计算出不合格数据所在扇区对应火焰筒的掺混空位置以及需要扩孔的面积，依据前期导入的喷嘴试验数据，判断喷嘴流量是否偏高并结合之前调整过的类似方案给出对应的流量调整值；

302)径向数据不合格判定

对于输入的试验结果数据中的径向不合格数据，通过径向不合格程序，计算出不合格数据所在扇区对应火焰筒的掺混空位置以及需要扩孔的面积，依据前期导入的喷嘴试验数据，判断喷嘴流量是否偏高并结合之前调整过的类似方案给出对应的流量调整值。；

403)多种数据不合格因素判定

对于输入的试验结果数据中同时存在周向数据、径向数据、温度曲线斜率多项不合格因素，通过周向不合格程序以及径向不合格程序联合分析，计算出不合格数据所在扇区对应火焰筒的掺混空位置以及需要扩孔的面积，依据前期导入的喷嘴试验数据，判断喷嘴流量是否偏高并结合之前调整过的类似方案给出对应的流量调整值。

还包括步骤6)零件查看，具体为：

601)查看整个燃烧室组件是否存在异常；

602)查看火焰筒内、外混合器上方标线是否正确；

603)查看火焰筒文氏管内壁是否光滑，是否存在涂层；

604)查看火焰筒空气涡流器和燃油总管配合情况，是否存在不活动、空气涡流器偏离位置的情况；

605)查看火焰筒各掺混孔是否有扩孔记录，扩孔的尺寸；

606)根据数据显示的不合格扇区对应位置的火焰筒、燃油总管、燃烧室机匣和其余扇区相比是否存在异常。

步骤1)中，数据筛选为：判断试验过程中进口温度、试验压力、空气流量等基础试验要球是否在温度场试验要球规定值范内，确认热电偶测量出的周向、径向、曲线斜率、曲线斜率以及两次试验结果数据的重复性是否为合格参数；将筛选出的合格数据进行整理、记录，同时该合格数据对应的燃烧室零件合格，进入下一个工序。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明通过燃烧室温度场处理软件，计算并处理温度场试验不合格数据，准确的分析判断不合格数据，降低人工判别的繁琐及低效，提高燃烧室一次修理成功率，并可以对温度场调整方法进行积累和保存，为以后温度场调整提供参考和依据，并且对于以后新换的工作人员也能很快接管。

2.本发明能够实现各个功能(指零件查看，数据分析，输出调整方案等单一部分)的连接，并且设计一个输入界面和一个输出界面，输入相应信息后，就可以输出一个参考的调试结果，然后操作人员可以根据实际情況调整，精准的得出分析结果，并可以结合零件状态给出相应的调整方案，实现零件的调整工作。

3.通过使用本发明方法，提高了温度场调整的准确度，从而使温度场合格率能够提高10％；经济效益分析：按年温度场实验150台次计算，每年节省试验费用150×10％×6.5－97.5万元，节省备件资金按试验150台次节省3台新品火焰筒计算3×18.2万美元＝54.6万美元。

附图说明

图1为本发明方法总体流程图；

图2为本发明中燃烧室温度场曲线图；

图3为本发明中热电偶实际曲线与理论曲线对比图；

图4为本发明中燃烧室出口温度分布图；

图5为本发明中燃油总管流量曲线图；

图6为本发明中热电偶分布实例图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。

本发明一种燃烧室温度场分析调整方法，其特征在于包括以下步骤：

1)数据输入：将一个燃烧室试验的基础数据、流量数据和试验结果数据转换为相关联的数据集中进行存储；

2)数据筛选：利用存储数据中的基础数据、流量数据和试验结果数据进行数据判断，筛选出合格数据及不合格数据；

3)数据分析：将筛选出的不合格数据，形成数据图像信息，并对数据进一步分析，对不合格数据进行判定；

4)数据输出：输出调整方案，指导现场操作；

5)操作者根据调整方案重新试验，返回步骤1)。

步骤1)中的基础数据是指零件基础情况，包括火焰筒扩口原状态，以及零件所属台份的基础信息以及试验基础参数等信息。

步骤1)中，利用存储数据中的基础数据、流量数据和试验结果数据进行数据判断，是通过将试验结果数据与理论数据对比。

本实施例以某大修机燃烧室为例，共有28个扇区，对应燃油总管28个喷嘴、火焰简28个空气涡流器，每个扇区出口需要测量100个点，所以整个燃烧室需要测量2800个点。燃烧室出口温度场测量采用出口温度场扫描测量装置，其上装有四支五点梳状双铂铑热电偶沿周向间隔90°均匀分布，其中两支A型电偶和两支B型电偶分别对称分布，分別测量A1～A5点和Bl～B5点(沿径向由外向内，A与B位置相互交错，最外面是A1，里面是B5，如图6所示。对靠近内、外壁面的热电偶A1和B5测出560个点的温度不计入温度场有效数据内，所以温度场调试需要的有效数据为2240个点。

步骤1)中，数据筛选为：判断试验过程中进口温度、试验压力、空气流量等基础试验要球是否在温度场试验要球规定值范内，确认十组热电偶测量出的周向、十组热电偶测量出的径向、B2-B4曲线斜率、A3-B4曲线斜率以及两次试验结果数据的重复性是否为合格参数；将筛选出的合格数据进行整理、记录，同时该合格数据对应的燃烧室零件合格，进入下一个工序。

如存在一项试验结果数据(其中包括十组热电偶A1-A5、B1-B5测量出的周向系数，十组热电偶测量出的径向系数、B2-B4曲线斜率以及A3-B4曲线斜率)大于理论数据，即为不合格数据。

步骤3)中，对应出不合格扇区，并通过预先导入到软件程序中的计算方法进行计算，通过程序判定不合格扇区温度偏出理论值的多少，最终给出火焰筒掺混控扩铰尺寸以及燃油喷嘴调整方案。

数据图像信息包括燃烧室温度场曲线图、热电偶实际曲线与理论曲线对比图、燃烧室出口温度分布图以及燃油总管流量曲线图，其中燃烧室温度场曲线图是将输入的数据中热电偶周向和径向实际值与理论值进行对比，并对数据进行收集得到；热电偶实际曲线与理论曲线对比图是根据输入热点偶安装位置坐标得出热电偶实际坐标曲线与理论坐标曲线并通过对比形成；燃烧室出口温度分布图是将单只喷油嘴喷出的燃油区域做为一个扇区，均布于一个燃烧室出口处的多只喷油嘴在圆周周向形成的所有扇区上每一个环区的分布及理论曲线通过图形方式形成；燃油总管流量曲线图是通过输出燃油总管多个喷嘴各阶段的流量实际值曲线绘制；

通过对2800个数据导入分析，分别呈现出模拟燃烧室的出口温度曲线图，包括周向实际温度曲线与理论曲线对比图(见图2)，热电偶理论位置与实际位置对比图(见图3)，温度场出口温度示意图(见图4)。

骤3)中，形成调整方案包括周向不合格调整方案、径向不合格调整方案以及周向、径向、斜率同时不合格判定，其中：

周向不合格调整方案：周向不合格根据试验的算术平均温度、进口温度、和周向超差区段的规定值，通过理论系数计算出超差区段的临界温度，根据临界温度，找出超差点对应的扇区，根据超差点在扇区的位置，选择在外混合器和头部对应扇区进行扩孔调试，通常，超差点在B1～A3范围内，则对外混合器进行扩孔，超差点在B3～A5范围内，则对内混合器进行扩孔。同时对燃油总管进行流量、雾化检查，若流量偏高，则将流量调下限；扩孔的量根据超差温度确定，一般超差在10℃以下，则扩孔余量在1mm，超差温度在10～30℃，扩孔余量为1.5～2mm，超差温度在30～50℃，扩孔余量为2～2.5mm，若超差温度在50℃以上，则不要轻易扩孔，需检查相应的喷嘴是否有异常，是否堵塞或流量偏高，必要时更换对应喷嘴。

径向不合格调整方案：径向不合格判定按径向不合格对应扇区对火焰筒对应掺混孔进行扩孔调整，其余不超差扇区根据相邻扇区的超差情况进行微量调整；对于超差温度对应的扩孔大小，一般超差在10℃以下，则扩孔余量在0.5mm，超差温度在10～30℃，扩孔余量为1mm，超差温度在30～50℃，扩孔余量为1.5mm，若超差温度在50℃以上，扩孔余量为2mm。对于燃油总管，进行流量、雾化检查，并将温度较高的扇区对应的喷嘴和温度较低的扇区对应的喷嘴进行对调，同时将对应的温度高的喷嘴流量调低；

周向、径向、斜率同时不合格判定：遇到周向和斜率、周向和径向、径向和斜率、周向和径向以及斜率2个以上参数不合格的情况时，调试方法结合周向、径向的调试进行，先对周向不合格进行调试，然后对径向或斜率不合格进行调试。

步骤3)中，对筛选出的不合格数据进一步分析，针对输入的温度场试验数据进行分析计算，找出不合格原因，具体为：

201)周向数据不合格判定

对于输入的试验结果数据中的周向不合格数据，通过周向不合格程序，计算出不合格数据所在扇区对应火焰筒的掺混空位置以及需要扩孔的面积，依据前期导入的喷嘴试验数据，判断喷嘴流量是否偏高并结合之前调整过的类似方案给出对应的流量调整值；

202)径向数据不合格判定

对于输入的试验结果数据中的径向不合格数据，通过径向不合格程序，计算出不合格数据所在扇区对应火焰筒的掺混空位置以及需要扩孔的面积，依据前期导入的喷嘴试验数据，判断喷嘴流量是否偏高并结合之前调整过的类似方案给出对应的流量调整值。；

203)多种数据不合格因素判定

对于输入的试验结果数据中同时存在周向数据、径向数据、温度曲线斜率多项不合格因素，通过周向不合格程序以及径向不合格程序联合分析，计算出不合格数据所在扇区对应火焰筒的掺混空位置以及需要扩孔的面积，依据前期导入的喷嘴试验数据，判断喷嘴流量是否偏高并结合之前调整过的类似方案给出对应的流量调整值。

还包括步骤6)零件查看，具体为：

601)查看整个燃烧室组件是否存在异常；

602)查看火焰筒内、外混合器上方标线是否正确；

603)查看火焰筒文氏管内壁是否光滑，是否存在涂层；

604)查看火焰筒空气涡流器和燃油总管配合情况，是否存在不活动、空气涡流器偏离位置的情况；

605)查看火焰筒各掺混孔是否有扩孔记录，扩孔的尺寸；

606)根据数据显示的不合格扇区对应位置的火焰筒、燃油总管、燃烧室机匣和其余扇区相比是否存在异常。

本发明通过燃烧室温度场处理软件，计算并处理温度场试验不合格数据，准确的分析判断不合格数据，降低人工判别的繁琐及低效，提高燃烧室一次修理成功率，并可以对温度场调整方法进行积累和保存，为以后温度场调整提供参考和依据，并且对于以后新换的工作人员也能很快接管。

通过使用本发明方法，提高了温度场调整的准确度，从而使温度场合格率能够提高10％；经济效益分析：按年温度场实验150台次计算，每年节省试验费用150×10％×6.5－97.5万元，节省备件资金按试验150台次节省3台新品火焰筒计算3×18.2万美元＝54.6万美元。

Claims (8)

1.一种燃烧室温度场分析调整方法，其特征在于包括以下步骤：

1)数据输入：将一个燃烧室试验的基础数据、流量数据和试验结果数据转换为相关联的数据集中进行存储；

2)数据筛选：利用存储数据中的基础数据、流量数据和试验结果数据进行数据判断，筛选出合格数据及不合格数据；

3)数据分析：将筛选出的不合格数据，形成数据图像信息，并对数据进一步分析，对不合格数据进行判定；

4)数据输出：输出调整方案，指导现场操作；

5)操作者根据调整方案重新试验，返回步骤1)。

2.根据权利要求1所述的一种燃烧室温度场分析调整方法，其特征在于：步骤3)中，数据图像信息包括燃烧室温度场曲线图、热电偶实际曲线与理论曲线对比图、燃烧室出口温度分布图以及燃油总管流量曲线图，其中燃烧室温度场曲线图是将输入的数据中热电偶周向和径向实际值与理论值进行对比，并对数据进行收集得到；热电偶实际曲线与理论曲线对比图是根据输入热点偶安装位置坐标得出热电偶实际坐标曲线与理论坐标曲线并通过对比形成；燃烧室出口温度分布图是将单只喷油嘴喷出的燃油区域做为一个扇区，均布于一个燃烧室出口处的多只喷油嘴在圆周周向形成的所有扇区上每一个环区的分布及理论曲线通过图形方式形成；燃油总管流量曲线图是通过输出燃油总管多个喷嘴各阶段的流量实际值曲线绘制；

通过对数据导入分析，分别呈现出模拟燃烧室的出口温度曲线图，包括周向实际温度曲线与理论曲线对比图、热电偶理论位置与实际位置对比图以及温度场出口温度示意图。

3.根据权利要求1所述的一种燃烧室温度场分析调整方法，其特征在于：步骤3)中，形成调整方案包括周向不合格调整方案、径向不合格调整方案以及周向、径向、斜率同时不合格判定，其中：

周向不合格调整方案：周向不合格根据试验的算术平均温度、进口温度、和周向超差区段的规定值，通过理论系数计算出超差区段的临界温度，根据临界温度，找出超差点对应的扇区，根据超差点在扇区的位置，选择在外混合器和头部对应扇区进行扩孔调试，

径向不合格调整方案：径向不合格判定按径向不合格对应扇区对火焰筒对应掺混孔进行扩孔调整，其余不超差扇区根据相邻扇区的超差情况进行微量调整；对于燃油总管，进行流量、雾化检查，并将温度较高的扇区对应的喷嘴和温度较低的扇区对应的喷嘴进行对调，同时将对应的温度高的喷嘴流量调低；

周向、径向、斜率同时不合格判定：遇到周向和斜率、周向和径向、径向和斜率、周向和径向以及斜率2个以上参数不合格的情况时，调试方法结合周向、径向的调试进行，先对周向不合格进行调试，然后对径向或斜率不合格进行调试。

4.根据权利要求1所述的一种燃烧室温度场分析调整方法，其特征在于：步骤3)中，根据温度超差点所在范围内确定是否对混合器进行扩孔，同时对燃油总管进行流量、雾化检查，若流量偏高，则将流量调下限；扩孔的量根据超差温度确定，超差温度在10℃以下，则扩孔余量在1mm，超差温度在10～30℃，扩孔余量为1.5～2mm，超差温度在30～50℃，扩孔余量为2～2.5mm，若超差温度在50℃以上，则需检查相应的喷嘴是否有异常，是否堵塞或流量偏高，必要时更换对应喷嘴。

5.根据权利要求1所述的一种燃烧室温度场分析调整方法，其特征在于：步骤3)中，超差温度对应的扩孔大小为：一般超差在10℃以下，则扩孔余量在0.5mm；超差温度在10～30℃，扩孔余量为1mm；超差温度在30～50℃，扩孔余量为1.5mm；若超差温度在50℃以上，扩孔余量为2mm。

6.根据权利要求1所述的一种燃烧室温度场分析调整方法，其特征在于：步骤3)中，对筛选出的不合格数据进一步分析，针对输入的温度场试验数据进行分析计算，找出不合格原因，具体为：

301)周向数据不合格判定

对于输入的试验结果数据中的周向不合格数据，通过周向不合格程序，计算出不合格数据所在扇区对应火焰筒的掺混空位置以及需要扩孔的面积，依据前期导入的喷嘴试验数据，判断喷嘴流量是否偏高并结合之前调整过的类似方案给出对应的流量调整值；

302)径向数据不合格判定

对于输入的试验结果数据中的径向不合格数据，通过径向不合格程序，计算出不合格数据所在扇区对应火焰筒的掺混空位置以及需要扩孔的面积，依据前期导入的喷嘴试验数据，判断喷嘴流量是否偏高并结合之前调整过的类似方案给出对应的流量调整值。；

303)多种数据不合格因素判定

对于输入的试验结果数据中同时存在周向数据、径向数据、温度曲线斜率多项不合格因素，通过周向不合格程序以及径向不合格程序联合分析，计算出不合格数据所在扇区对应火焰筒的掺混空位置以及需要扩孔的面积，依据前期导入的喷嘴试验数据，判断喷嘴流量是否偏高并结合之前调整过的类似方案给出对应的流量调整值。

7.根据权利要求1所述的一种燃烧室温度场分析调整方法，其特征在于还包括步骤6)零件查看，具体为：

601)查看整个燃烧室组件是否存在异常；

602)查看火焰筒内、外混合器上方标线是否正确；

603)查看火焰筒文氏管内壁是否光滑，是否存在涂层；

604)查看火焰筒空气涡流器和燃油总管配合情况，是否存在不活动、空气涡流器偏离位置的情况；

605)查看火焰筒各掺混孔是否有扩孔记录，扩孔的尺寸；

606)根据数据显示的不合格扇区对应位置的火焰筒、燃油总管、燃烧室机匣和其余扇区相比是否存在异常。

8.根据权利要求1所述的一种燃烧室温度场分析调整方法，其特征在于：步骤1)中，数据筛选为：判断试验过程中进口温度、试验压力、空气流量等基础试验要球是否在温度场试验要球规定值范内，确认热电偶测量出的周向、径向、曲线斜率、曲线斜率以及两次试验结果数据的重复性是否为合格参数；将筛选出的合格数据进行整理、记录，同时该合格数据对应的燃烧室零件合格，进入下一个工序。