JP3059754B2 - ガスタービンエンジンのタービンケースに対する冷却空気流量の調節方法 - Google Patents
ガスタービンエンジンのタービンケースに対する冷却空気流量の調節方法Info
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- JP3059754B2 JP3059754B2 JP31123590A JP31123590A JP3059754B2 JP 3059754 B2 JP3059754 B2 JP 3059754B2 JP 31123590 A JP31123590 A JP 31123590A JP 31123590 A JP31123590 A JP 31123590A JP 3059754 B2 JP3059754 B2 JP 3059754B2
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- case
- pressure compressor
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガスタービンエンジンのタービンケースへ
の冷却空気流量を制御する方法に関する。
の冷却空気流量を制御する方法に関する。
ガスタービンエンジンのケース温度を低減させ、回転
するタービンブレードの先端とタービンケースによって
支持されている周囲の環状シュラウドとの間に存在する
径方向クリアランスを減少させるために、タービン部分
の外部ケースに比較的冷たい空気源からの空気を当てる
ことは公知である。また、上述のクリアランスを最適化
し、そしてエンジン出力レベルが定常状態値から急激に
変化される場合に起こり得る過渡的効果に前以て対処す
るように、冷却空気流量を調節するための方法も種々知
られている。このような例として、F.M.シュワルツ他の
「ガスタービンエンジンのクリアランス制御方法」に関
する継続中の米国特許出願番号07/372,398号明細書があ
る。その出願には、エンジン出力の急増時に適切なクリ
アランスを与えるように、エンジン出力レベルに基づい
て冷却空気流量を管理する方法が開示されている。
するタービンブレードの先端とタービンケースによって
支持されている周囲の環状シュラウドとの間に存在する
径方向クリアランスを減少させるために、タービン部分
の外部ケースに比較的冷たい空気源からの空気を当てる
ことは公知である。また、上述のクリアランスを最適化
し、そしてエンジン出力レベルが定常状態値から急激に
変化される場合に起こり得る過渡的効果に前以て対処す
るように、冷却空気流量を調節するための方法も種々知
られている。このような例として、F.M.シュワルツ他の
「ガスタービンエンジンのクリアランス制御方法」に関
する継続中の米国特許出願番号07/372,398号明細書があ
る。その出願には、エンジン出力の急増時に適切なクリ
アランスを与えるように、エンジン出力レベルに基づい
て冷却空気流量を管理する方法が開示されている。
ガスタービンエンジンにおけるブレード先端対シュラ
ウドのクリアランスの過渡応答は、そのエンジンの最近
の運転履歴の関数になっている。この過渡応答は、ター
ビンロータとその周囲のタービンケースとの間の熱容量
の不整合から引き起こされる。ここで、後者は、非常に
大きく重いので、タービンを通る作動流体の温度変化に
対する過渡応答を特徴づける非常に大きな時定数を有す
る。
ウドのクリアランスの過渡応答は、そのエンジンの最近
の運転履歴の関数になっている。この過渡応答は、ター
ビンロータとその周囲のタービンケースとの間の熱容量
の不整合から引き起こされる。ここで、後者は、非常に
大きく重いので、タービンを通る作動流体の温度変化に
対する過渡応答を特徴づける非常に大きな時定数を有す
る。
特に運転すなわち巡航出力レベルからフライトアイド
ルすなわち他の低減出力レベルへのエンジン出力レベル
の減少及び巡航出力へのエンジンの再加速を経験してい
るガスタービンエンジンは、回転ブレード先端及び周囲
環状シュラウド間で熱的不整合、さらに干渉を受け得
る。その様な干渉すなわち接触は、シュラウド及び／若
しくはブレード先端に損傷を生じさせ、またはシュラウ
ド材の早期疲労を生じさせ、それによって、続いてのエ
ンジンの全運転に対して、ブレード先端とシュラウド間
の径方向クリアランスを増大させる。ブレード先端とシ
ュラウド間のクリアランスを正確にモニタする方法及び
システムは、信頼性がなく、かつ高価であることがらわ
かった。また、それらの方法及びシステムでは、構成要
素の現時点の過渡状態を正確に検知し得ない。
ルすなわち他の低減出力レベルへのエンジン出力レベル
の減少及び巡航出力へのエンジンの再加速を経験してい
るガスタービンエンジンは、回転ブレード先端及び周囲
環状シュラウド間で熱的不整合、さらに干渉を受け得
る。その様な干渉すなわち接触は、シュラウド及び／若
しくはブレード先端に損傷を生じさせ、またはシュラウ
ド材の早期疲労を生じさせ、それによって、続いてのエ
ンジンの全運転に対して、ブレード先端とシュラウド間
の径方向クリアランスを増大させる。ブレード先端とシ
ュラウド間のクリアランスを正確にモニタする方法及び
システムは、信頼性がなく、かつ高価であることがらわ
かった。また、それらの方法及びシステムでは、構成要
素の現時点の過渡状態を正確に検知し得ない。
従って、余分な測定装置、すなわちガスタービンエン
ジンのコントローラで現に使用されない情報を必要とせ
ず、ガスタービンエンジンにおける環状シュラウドと回
転ブレード先端間のクリアランスの過渡的逸脱をを予測
する方法が求められる。
ジンのコントローラで現に使用されない情報を必要とせ
ず、ガスタービンエンジンにおける環状シュラウドと回
転ブレード先端間のクリアランスの過渡的逸脱をを予測
する方法が求められる。
本発明の目的は、調節された量の比較的冷たい空気が
シュラウド支持ケースに吹きつけられているガスタービ
ンエンジンにおけるブレード先端から環状シュラウドま
でのクリアランスを制御する方法を提供することにあ
る。
シュラウド支持ケースに吹きつけられているガスタービ
ンエンジンにおけるブレード先端から環状シュラウドま
でのクリアランスを制御する方法を提供することにあ
る。
〔課題を解決するための手段〕及び〔作用〕 本発明の方法は、エンジン出力レベル及び運転条件の
変化に対するケース及びブレード先端の熱的及び機械的
過渡成長応答を数学的に概算することによって、総合フ
ィードバックループを与え、コントローラによって冷却
空気流量を調節せしめ、ブレード先端及びシュラウド間
の適切な径方向クリアランスを維持するものである。
変化に対するケース及びブレード先端の熱的及び機械的
過渡成長応答を数学的に概算することによって、総合フ
ィードバックループを与え、コントローラによって冷却
空気流量を調節せしめ、ブレード先端及びシュラウド間
の適切な径方向クリアランスを維持するものである。
ブレード先端からシュラウドまでのクリアランスは、
入口空気圧力及び温度、ロータ速度、及びエンジンコン
プレッサ性能の変化の結果として、支持ケース及びター
ビンロータの寸法応答を計算することによって概算され
る。
入口空気圧力及び温度、ロータ速度、及びエンジンコン
プレッサ性能の変化の結果として、支持ケース及びター
ビンロータの寸法応答を計算することによって概算され
る。
第１図は、前方ファンケース12及びタービンケース９
を有するガスタービンエンジン10の概略図である。比較
的冷たい空気が、ファンケース12のバイパスエアフロー
から引き込まれる。その冷却空気は、開口32によってタ
ービンケース冷却システムに入り、導管30を通してヘッ
ダ34へ導かれる。その後、その冷却空気は、タービンケ
ース９に取り巻いている多孔冷却関36によって、ファン
ケース９の外側に向かって放出される。そのシステムの
冷却空気流量を調節するために、冷却流量調節弁44が設
けられている。調節弁44の動作を指示するために、コン
トローラ42が使用されている。上述のシステムは、例え
ば、米国特許第4,069,662号に開示されている様に、技
術的に良く知られている。
を有するガスタービンエンジン10の概略図である。比較
的冷たい空気が、ファンケース12のバイパスエアフロー
から引き込まれる。その冷却空気は、開口32によってタ
ービンケース冷却システムに入り、導管30を通してヘッ
ダ34へ導かれる。その後、その冷却空気は、タービンケ
ース９に取り巻いている多孔冷却関36によって、ファン
ケース９の外側に向かって放出される。そのシステムの
冷却空気流量を調節するために、冷却流量調節弁44が設
けられている。調節弁44の動作を指示するために、コン
トローラ42が使用されている。上述のシステムは、例え
ば、米国特許第4,069,662号に開示されている様に、技
術的に良く知られている。
第２図は、周囲のタービンケース９によって支持され
ている周囲環状シュラウド（図示せず）と、タービンロ
ータ（図示せず）の回転ブレード先端との間の径方向ク
リアランスの過渡応答を示している。第２図において、
Ｔ＝０において、Ｔ＜０で定常状態巡航出力レベルで運
転されていたガスタービンエンジンは、フライトアイド
ルまたは他の非常に低下した出力まで出力レベルが急減
する。下部破線102は、エンジン10の現時点の出力レベ
ルに応答する従来技術のコントローラ42を用いている従
来のクリアランス制御システムのクリアランス応答を表
している。第２図から理解されるごとく、タービンロー
タ速度が低下し、その結果、タービンブレードにかかる
遠心力が減少すると、クリアランスδは、Ｔ＝０の後直
ぐに増加する。エンジンのタービン部を介して流れてい
る作動液体の温度が低減する結果として、外部ケース９
が、低平衡温度に達すると直ぐに、クリアランスが減少
される。一方、非常に大きくて重いロータおよびブレー
ドは、まだ冷却されている。
ている周囲環状シュラウド（図示せず）と、タービンロ
ータ（図示せず）の回転ブレード先端との間の径方向ク
リアランスの過渡応答を示している。第２図において、
Ｔ＝０において、Ｔ＜０で定常状態巡航出力レベルで運
転されていたガスタービンエンジンは、フライトアイド
ルまたは他の非常に低下した出力まで出力レベルが急減
する。下部破線102は、エンジン10の現時点の出力レベ
ルに応答する従来技術のコントローラ42を用いている従
来のクリアランス制御システムのクリアランス応答を表
している。第２図から理解されるごとく、タービンロー
タ速度が低下し、その結果、タービンブレードにかかる
遠心力が減少すると、クリアランスδは、Ｔ＝０の後直
ぐに増加する。エンジンのタービン部を介して流れてい
る作動液体の温度が低減する結果として、外部ケース９
が、低平衡温度に達すると直ぐに、クリアランスが減少
される。一方、非常に大きくて重いロータおよびブレー
ドは、まだ冷却されている。
充分な時間が経過した後、タービンロータ及びケース
の双方とも、アイドル出力レベルδIDLEに対する平衡温
度及びクリアランスに達する。
の双方とも、アイドル出力レベルδIDLEに対する平衡温
度及びクリアランスに達する。
充分な時間が経過した後、タービンロータ及びケース
９ともに、ブレード先端及びシュラウド間のクリアラン
スが定常状態値よりも小さい間の期間、熱応答不整合が
発生しない前にアイドル出力レベルδIDLEに対する平衡
な温度及びクリアランスに達する。万一、エンジンがこ
の過渡期間内に巡航出力レベルに戻る再加速を受ける
と、タービンロータ速度が増加し、かつ、ケース９が、
ステップ出力増加の後の増大温度作動液体によって、温
かくなる充分な時間を持つ前に、ブレード上に遠心力が
再び課せられると、クリアランスが、破線曲線104に従
って減少する。従って、曲線104は、エンジン10のブレ
ード先端及びシュラウドに対する早期疲労すなわち不所
望な損傷を導く従来技術において起こり得る干渉すなわ
ちこすれ状態を説明している。
９ともに、ブレード先端及びシュラウド間のクリアラン
スが定常状態値よりも小さい間の期間、熱応答不整合が
発生しない前にアイドル出力レベルδIDLEに対する平衡
な温度及びクリアランスに達する。万一、エンジンがこ
の過渡期間内に巡航出力レベルに戻る再加速を受ける
と、タービンロータ速度が増加し、かつ、ケース９が、
ステップ出力増加の後の増大温度作動液体によって、温
かくなる充分な時間を持つ前に、ブレード上に遠心力が
再び課せられると、クリアランスが、破線曲線104に従
って減少する。従って、曲線104は、エンジン10のブレ
ード先端及びシュラウドに対する早期疲労すなわち不所
望な損傷を導く従来技術において起こり得る干渉すなわ
ちこすれ状態を説明している。
この出願と同日出願のシュワルツ及びラグーの「ガス
タービンエンジンのシール保護方法」と題する米国特許
に記載された解決策では、エンジン出力レベルのステッ
プ減少後のある期間冷却空気流量を実質的に低減させ、
それによって、実線106によって示されたように、一様
に増大したクリアランスを生じさせている。この解決法
は、効果的ではあるが、エンジン出力レベルが低下する
毎に、少なくともその後の短い期間過剰なクリアランス
を発生する。本発明による方法では、ブレード先端とシ
ュラウド間の過渡的クリアランスの数学モデルを使用し
て、万一、エンジンが高出力レベルに再加速された場合
にも干渉を避けるに充分なクリアランスを維持するよう
に、コントローラ42によって弁44を調節し、かつ過剰な
クリアランスが生じないように冷却管36に対する充分な
流量を維持しながら、エンジン出力レベルの変化後にタ
ービンケース９への冷却空気流量を除去するのではな
く、減少させるようにしている。
タービンエンジンのシール保護方法」と題する米国特許
に記載された解決策では、エンジン出力レベルのステッ
プ減少後のある期間冷却空気流量を実質的に低減させ、
それによって、実線106によって示されたように、一様
に増大したクリアランスを生じさせている。この解決法
は、効果的ではあるが、エンジン出力レベルが低下する
毎に、少なくともその後の短い期間過剰なクリアランス
を発生する。本発明による方法では、ブレード先端とシ
ュラウド間の過渡的クリアランスの数学モデルを使用し
て、万一、エンジンが高出力レベルに再加速された場合
にも干渉を避けるに充分なクリアランスを維持するよう
に、コントローラ42によって弁44を調節し、かつ過剰な
クリアランスが生じないように冷却管36に対する充分な
流量を維持しながら、エンジン出力レベルの変化後にタ
ービンケース９への冷却空気流量を除去するのではな
く、減少させるようにしている。
第２図の曲線108は、タービン冷却空気が定常状態の
流速で流れている場合の従来技術の曲線102と、タービ
ン冷却空気が、実質的に遮断されている場合の曲線106
との間の過渡的クリアランス応答曲線を与える本発明の
方法によって制御されたエンジンの過渡的クリアランス
応答を示している。従って、再加速過渡曲線110、112、
及び114は、ブレード先端からシュラウドまでのクリア
ランスをδMINより小さく減少させず、それによって、
ブレード先端とシュラウド間の早熟摩耗及び干渉を起こ
させない。
流速で流れている場合の従来技術の曲線102と、タービ
ン冷却空気が、実質的に遮断されている場合の曲線106
との間の過渡的クリアランス応答曲線を与える本発明の
方法によって制御されたエンジンの過渡的クリアランス
応答を示している。従って、再加速過渡曲線110、112、
及び114は、ブレード先端からシュラウドまでのクリア
ランスをδMINより小さく減少させず、それによって、
ブレード先端とシュラウド間の早熟摩耗及び干渉を起こ
させない。
本発明に係る方法は、現時点のロータ速度に対応する
要求される定常状態クリアランス程度の値を持った、ブ
レード先端とシュラウド間の瞬間の径方向クリアランス
を維持するように、入力パラメータをコントローラ42に
与えるために、ロータ先端とタービンケースの過渡応答
を概算するための数学的予測モデルを使用している。従
って、第３図に示されるごとく、コントローラ42は、比
較器202で、ブレード先端及びシュラウド間の総合され
た瞬時クリアランス204を、所望のクリアランスの計画
値と比較し、瞬時クリアランスを増すために調節弁44の
位置φを調整する。
要求される定常状態クリアランス程度の値を持った、ブ
レード先端とシュラウド間の瞬間の径方向クリアランス
を維持するように、入力パラメータをコントローラ42に
与えるために、ロータ先端とタービンケースの過渡応答
を概算するための数学的予測モデルを使用している。従
って、第３図に示されるごとく、コントローラ42は、比
較器202で、ブレード先端及びシュラウド間の総合され
た瞬時クリアランス204を、所望のクリアランスの計画
値と比較し、瞬時クリアランスを増すために調節弁44の
位置φを調整する。
以下に記述されたアルゴリズムは、ガスタービンエン
ジン用のロータ及びケースの種々の複雑な数学的取り扱
いを簡単にしたものである。従って、ブレード先端及び
シュラウド間の瞬時クリアランスδは、次式によって与
えられる。
ジン用のロータ及びケースの種々の複雑な数学的取り扱
いを簡単にしたものである。従って、ブレード先端及び
シュラウド間の瞬時クリアランスδは、次式によって与
えられる。
δ＝Ｇ′case−Ｇ′ROTOR−Gw（N2） ここで、 Ｇ′case ＝熱効果によるシュラウドの現時点の内径 Ｇ′ROTOR＝熱効果によるブレード先端の現時点の外
径 Gw（N2）＝ロータ速度N2の遠心効果によるブレード先
端の現時点の外径 本発明に係る数学モデルでは、次の、増分時間ステッ
プに対するＧ′case及びＧ′rotorの変化量を決定し、
この変化量をシュラウド及びロータの現時点の半径の再
計算に用い、コントローラによって使用される総合クリ
アランスを提供する。従って、 式２ dG′case＝dt＝gcase（ｍ）ｈ（φ）〔Gcase（N2,φ）−Ｇ′case〕 ここで、 gcase（ｍ）＝以下に定義される流量パラメータｍの関
数としてのケース成長係数 ｈ（φ）＝弁位置φの関数としての熱伝達効率 Gcase（N2,φ）＝与えられたN2及びφに対する時間∞
における予測シュラウド内側半径 〔Gcase（N2,φ）−Ｇ′case〕は、現時点のロータ速
度及び調節弁設定から決まる定常のシュラウド内径と、
現時点のシュラウド内径との間の瞬時差を反映してい
る。駆動関数すなわち力関数を表している。
径 Gw（N2）＝ロータ速度N2の遠心効果によるブレード先
端の現時点の外径 本発明に係る数学モデルでは、次の、増分時間ステッ
プに対するＧ′case及びＧ′rotorの変化量を決定し、
この変化量をシュラウド及びロータの現時点の半径の再
計算に用い、コントローラによって使用される総合クリ
アランスを提供する。従って、 式２ dG′case＝dt＝gcase（ｍ）ｈ（φ）〔Gcase（N2,φ）−Ｇ′case〕 ここで、 gcase（ｍ）＝以下に定義される流量パラメータｍの関
数としてのケース成長係数 ｈ（φ）＝弁位置φの関数としての熱伝達効率 Gcase（N2,φ）＝与えられたN2及びφに対する時間∞
における予測シュラウド内側半径 〔Gcase（N2,φ）−Ｇ′case〕は、現時点のロータ速
度及び調節弁設定から決まる定常のシュラウド内径と、
現時点のシュラウド内径との間の瞬時差を反映してい
る。駆動関数すなわち力関数を表している。
gcase（ｍ）及びｈ（φ）によって修正された力関数
は、単位時間当たりのシュラウド径の増分変化を決定す
るために用いられる。従って、本発明に係る数学的方法
では、制御システムで用いるために、シュラド径を連続
的に総合している。
は、単位時間当たりのシュラウド径の増分変化を決定す
るために用いられる。従って、本発明に係る数学的方法
では、制御システムで用いるために、シュラド径を連続
的に総合している。
同様に、単位時間当たりのロータ径の変化速度が、次
式によって計算される。
式によって計算される。
式３ dG′rotor/dt＝grotor（ｍ）〔Grotor（N2）−Ｇ′rotor〕 ここで、 grotor（ｍ）＝以下に定義される流量パラメータの関
数としてのロータ成長係数 Grotor（N2）＝与えられたN2に対する時間∞における
予測ロータ外側半径 従って、ロータの外径の変化速度は、ロータ成長係数
grotor（ｍ）と力関数〔Grotor（N2）−Ｇ′rotor〕を
掛け合わせたものである。ロータ半径とシュラウド半径
双方の定常値は、ともに主として、エンジン出力に直接
関連するロータ速度N2の関数であることに留意された
い。調節弁位置φによって表されるごとく冷却空気流量
による影響を受けるシュラウドのみが、コントローラ及
びエンジンオペレータによって影響され得る。
数としてのロータ成長係数 Grotor（N2）＝与えられたN2に対する時間∞における
予測ロータ外側半径 従って、ロータの外径の変化速度は、ロータ成長係数
grotor（ｍ）と力関数〔Grotor（N2）−Ｇ′rotor〕を
掛け合わせたものである。ロータ半径とシュラウド半径
双方の定常値は、ともに主として、エンジン出力に直接
関連するロータ速度N2の関数であることに留意された
い。調節弁位置φによって表されるごとく冷却空気流量
による影響を受けるシュラウドのみが、コントローラ及
びエンジンオペレータによって影響され得る。
流量パラメータｍは、次式から得られる。
式４ ｍ＝〔Ｗ2.6（θ2.6）1/2／δ2.6〕（Ｐ2.6/P2）P2（Ｔ2.6）−.5 ここで、 Ｗ2.6 ＝低圧コンプレッサ出口質量流量 θ2.6＝低圧コンプレッサ出口相対温度 δ2.6＝低圧コンプレッサ出口相対圧力 Ｐ2.6 ＝低圧コンプレッサ出口絶対圧力 P2 ＝低圧コンプレッサ入口絶対圧力 Ｔ2.6 ＝低圧コンプレッサ出口合計温度 所定のガスタービンエンジンに対する流量要素ｍは、
ある知られたエンジン性能関係の結果としてさらに単純
化され、そして、次の表を参照して計算することができ
る。表において、低圧ロータ速度N1,高圧ロータ速度N2
低圧コンレッサ入口圧P2,低圧コンプレッサ出口温度Ｔ
2.6及び低圧コンプレッサ入口温度T2は知られている。
従って、インターナショナル・エアロ・エンジンズによ
って生産されているようなV2500ガスタービンエンジン
に対して、表１−６に示された次の関係が成立する。
ある知られたエンジン性能関係の結果としてさらに単純
化され、そして、次の表を参照して計算することができ
る。表において、低圧ロータ速度N1,高圧ロータ速度N2
低圧コンレッサ入口圧P2,低圧コンプレッサ出口温度Ｔ
2.6及び低圧コンプレッサ入口温度T2は知られている。
従って、インターナショナル・エアロ・エンジンズによ
って生産されているようなV2500ガスタービンエンジン
に対して、表１−６に示された次の関係が成立する。
実際に、ここに開示された数学的関係及び表値が、コ
ントローラのメモリ内に記憶され、コントローラによっ
て連続的に参照される結果、現時点の総合径方向クリア
ランスが決定される。上記したごとく、総合クリアラン
スは、高ロータ速度N2から決定されるような現時点のエ
ンジン出力レベルで要求される定常状態のクリアランス
と比較される。総合クリアランスが要求される定常状態
クリアランスよりも小さい値に対しては、コントローラ
は調節弁44を閉じるように作用し、それにより、直前の
エンジン動作の過渡的影響が終わるまで充分なクリアラ
ンスに戻される。
ントローラのメモリ内に記憶され、コントローラによっ
て連続的に参照される結果、現時点の総合径方向クリア
ランスが決定される。上記したごとく、総合クリアラン
スは、高ロータ速度N2から決定されるような現時点のエ
ンジン出力レベルで要求される定常状態のクリアランス
と比較される。総合クリアランスが要求される定常状態
クリアランスよりも小さい値に対しては、コントローラ
は調節弁44を閉じるように作用し、それにより、直前の
エンジン動作の過渡的影響が終わるまで充分なクリアラ
ンスに戻される。
本発明によれば、ガスタービンエンジンにおけるブレ
ード先端から環状シュラウドまでのクリアランスが安定
的に制御され得る。
ード先端から環状シュラウドまでのクリアランスが安定
的に制御され得る。
第１図は、比較的冷たい空気流量をタービンケースの外
側上に吹き付けるためのクリアランス制御システムを持
つガスタービンエンジンの概略図である。 第２図は、エンジン出力レベルの種々の変化を経験する
ガスタービンエンジンのブレード先端からシュラウドま
でのクリアランスの過渡変化を示す図である。 第３図は、本発明の方法を実行するための制御システム
の概略図である。 〔符号の説明〕 9:タービンケース、10:ガスタービンエンジン、12:ファ
ンケース、42:コントローラ、44:調節弁
側上に吹き付けるためのクリアランス制御システムを持
つガスタービンエンジンの概略図である。 第２図は、エンジン出力レベルの種々の変化を経験する
ガスタービンエンジンのブレード先端からシュラウドま
でのクリアランスの過渡変化を示す図である。 第３図は、本発明の方法を実行するための制御システム
の概略図である。 〔符号の説明〕 9:タービンケース、10:ガスタービンエンジン、12:ファ
ンケース、42:コントローラ、44:調節弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−222505（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−111104（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−315624（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02C 7/18 F01D 11/10 F01D 5/18
Claims (1)
- 【請求項１】ガスタービンエンジンの多量の回転するブ
レード先端とその周囲シュラウドとの間の径方向クリア
ランスを減少させるための冷却空気流量の調節方法であ
って、上記調節方法は、 高圧ロータ速度、低圧ロータ速度、低圧コンプレッサ入
口温度、低圧コンレッサ出口温度及び低圧コンプレッサ
入口圧力を含んでいるエンジン運転パラメータを測定
し、測定されたエンジン運転パラメータに応答して、次
式に従って流量パラメータｍを決定するステップと、 ｍ＝〔Ｗ2.6（θ2.6）1/2／δ2.6〕（Ｐ2.6/P2）P2（Ｔ2.6）−.5 ここで、 Ｗ2.6 ＝低圧コンプレッサ出口質量流量 θ2.6＝低圧コンプレッサ出口相対温度 δ2.6＝低圧コンプレッサ出口相対圧力 Ｐ2.6 ＝低圧コンプレッサ出口絶対圧力 P2 ＝低圧コンレッサ入口絶対圧力 Ｔ2.6 ＝低圧コンプレッサ出口合計温度であり、 測定されたエンジン運転パラメータに応答して、シュラ
ウド内径と回転ブレード先端間の現時点の概算クリアラ
ンスδを次式によって決定するステップと、 δ＝Ｇ′case−Ｇ′rotor−Gw（N2） ここで、 Ｇ′case ＝熱効果によるシュラウドの現時点の内径 Ｇ′ROTOR＝熱効果によるブレード先端の現時点の外径 Gw（N2）＝ロータ速度N2の遠心効果によるブレード先端
の現時点の外径であり、 単位時間当たりのＧ′case及びＧ′rotorの変化率は、
次式によって決定され、 dG′case＝dt＝gcase（ｍ）ｈ（φ）〔Gcase（N2,φ）−Ｇ′case〕 dG′rotor/dt＝grotor（ｍ）〔Grotor（N2）−Ｇ′rotor〕 ここで、 gcase（ｍ）＝前記流量パラメータｍの関数としてのケ
ース成長係数 ｈ（φ）＝冷却空気流量調整弁の位置φに基づいた熱伝
達パラメータ Gcase（N2,φ）＝与えられたロータ速度N2及びφに対す
る時間∞における予測シュラウド内径半径であり、 grotor（ｍ）＝前記流量パラメータの関数としてのロー
タ成長係数 Grotor（N2）＝与えられたロータ速度N2に対する時間∞
における予測ロータ外側半径であり、 さらに、シュラウドとブレード先端間の現時点の概算ク
リアランスに応答して、冷却空気流量を調節するステッ
プ、 を有することを特徴とする冷却空気流量の調節方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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