RU143994U1 - RADIAL GAP REGULATION SYSTEM IN A TURBINE OF A GAS-TURBINE ENGINE - Google Patents
RADIAL GAP REGULATION SYSTEM IN A TURBINE OF A GAS-TURBINE ENGINE Download PDFInfo
- Publication number
- RU143994U1 RU143994U1 RU2014106949/06U RU2014106949U RU143994U1 RU 143994 U1 RU143994 U1 RU 143994U1 RU 2014106949/06 U RU2014106949/06 U RU 2014106949/06U RU 2014106949 U RU2014106949 U RU 2014106949U RU 143994 U1 RU143994 U1 RU 143994U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- turbine
- stator
- output
- input
- rotor
- Prior art date
Links
Abstract
Система регулирования радиального зазора в турбине газотурбинного двигателя, содержащая датчик частоты вращения ротора, первое и второе сравнивающее устройства, а также регулятор расхода воздуха, подаваемого от компрессора на ротор и статор турбины, отличающаяся тем, что система оснащена связанным с выходом регулятора распределителем долей воздуха, подаваемого на ротор и статор турбины, блоком вычисления центробежной вытяжки лопаток турбины, блоком вычисления радиальных зазоров на стационарных режимах работы турбины, блоком вычисления температурного расширения статора, блоком вычисления долей расхода воздуха для охлаждения ротора и статора турбины, а также датчиком температуры статора, первым, вторым и третьим сумматорами и измерителем величины радиального зазора, причем датчик частоты вращения ротора связан с блоком вычисления центробежной вытяжки лопаток турбины и блоком вычисления радиальных зазоров на стационарных режимах работы турбины, выход которого связан с первым входом первого сумматора, со вторым входом которого связан выход блока вычисления центробежной вытяжки лопаток турбины, выход первого сумматора связан с входом второго сумматора, выход второго сумматора связан с первым входом первого сравнивающего устройства, со вторым входом которого связан измеритель радиального зазора, а выход первого сравнивающего устройства связан с входом второго сравнивающего устройства и с регулятором, датчик температуры статора связан с блоком вычисления температурного расширения статора, выход которого связан с первыми входами блока вычисления долей расхода воздуха для охлаждения ротора и стаA system for regulating the radial clearance in a turbine of a gas turbine engine, comprising a rotor speed sensor, a first and second comparison device, and a regulator of the air flow supplied from the compressor to the rotor and turbine stator, characterized in that the system is equipped with an air proportion distributor associated with the regulator output, fed to the turbine rotor and stator, by a centrifugal hood calculation unit for turbine blades, a radial clearance calculation unit at stationary turbine operation modes, a computation unit temperature expansion of the stator, by a unit for calculating the air flow rate for cooling the turbine rotor and stator, as well as a stator temperature sensor, first, second and third adders and a radial clearance meter, the rotor speed sensor being connected to the turbine blade centrifugal exhaust calculation unit and the unit calculation of radial clearances in stationary modes of operation of a turbine, the output of which is connected to the first input of the first adder, the output of the center calculation unit is connected to the second input of which a monthly exhaust of the turbine blades, the output of the first adder is connected to the input of the second adder, the output of the second adder is connected to the first input of the first comparison device, the radial clearance meter is connected to the second input of it, and the output of the first comparison device is connected to the input of the second comparison device and to the controller, the sensor the stator temperature is connected to the stator thermal expansion calculation unit, the output of which is connected to the first inputs of the calculation unit of the air flow share for cooling the rotor
Description
Полезная модель относится к области авиационного двигателестроения, в частности, к системам активного управления радиальными зазорами газотурбинных двигателей (ГТД).The utility model relates to the field of aircraft engine manufacturing, in particular, to systems for active control of radial clearances of gas turbine engines (GTE).
Известна система регулирования радиального зазора в турбине ГТД, содержащая датчики измерения радиального зазора, трубопровод, соединенный с аппаратом закрутки и с отверстиями в переднем дефлекторе и в диске, причем трубопровод связан с регулятором расхода воздуха, подаваемого от компрессора.A known system for controlling the radial clearance in a turbine engine turbine, containing radial clearance sensors, a pipe connected to a swirl and with holes in the front deflector and in the disk, the pipe is connected to a regulator of air flow supplied from the compressor.
В процессе работы системы посредством датчиков постоянно измеряют радиальный зазор, значение которого передается в бортовой компьютер и в зависимости от величины значения выдают команду на регулятор для изменения расхода охлаждающего воздуха, подаваемого от компрессора для охлаждения ротора и статора турбины.During the operation of the system, the radial clearance is constantly measured by sensors, the value of which is transmitted to the on-board computer and, depending on the value of the value, a command is issued to the regulator to change the flow of cooling air supplied from the compressor to cool the rotor and turbine stator.
(см. опубликованная заявка РФ №2012118142, кл. F03H 99/00, 2013 г.).(see published application of the Russian Federation No. 2012118142, CL F03H 99/00, 2013).
В результате анализа известного решения необходимо отметить, что при работе данной системы при осуществлении регулирования радиального зазора в турбине не учитывается влияние на его значение величины вытяжки рабочих лопаток турбины от действия центробежных сил, что снижает точность регулирования.As a result of the analysis of the known solution, it should be noted that during the operation of this system, when regulating the radial clearance in the turbine, the influence of the magnitude of the extraction of the working blades of the turbine from the action of centrifugal forces is not taken into account, which reduces the accuracy of regulation.
Известно устройство управления радиальными зазорами ГТД, включающее следующие датчики: температуры воздуха на входе в двигатель; частоты вращения ротора высокого давления двигателя; давления воздуха на входе в двигатель.A device for controlling the radial clearance of a gas turbine engine, including the following sensors: air temperature at the entrance to the engine; rotational speed of the high pressure rotor of the engine; air pressure at the engine inlet.
Датчики температуры воздуха и частоты вращения связаны с блоком формирования приведенной частоты вращения ротора, выход которого связан с первым компаратором, предназначенным для сравнения фактического значения приведенной частоты вращения с заранее заданным пороговым значением.The air temperature and speed sensors are connected to the unit for generating the reduced rotor speed, the output of which is connected to the first comparator, designed to compare the actual value of the reduced speed with a predetermined threshold value.
Устройство также оснащено вторым компаратором, предназначенным для сравнения фактической величины давления воздуха на входе в двигатель с заранее заданным пороговым значением. Первый выход первого компаратора и выход второго компаратора через схему «И» подключены к входу второго исполнительного механизма, а вход первого исполнительного механизма связан со вторым выходом первого компаратора.The device is also equipped with a second comparator, designed to compare the actual value of the air pressure at the engine inlet with a predetermined threshold value. The first output of the first comparator and the output of the second comparator through the And circuit are connected to the input of the second actuator, and the input of the first actuator is connected to the second output of the first comparator.
Первый исполнительный механизм предназначен для регулирования подвода охлаждающего воздуха на обдув корпуса турбины по первой группе трубопроводов, а второй исполнительный механизм - по второй группе трубопроводов.The first actuator is designed to regulate the supply of cooling air to blow around the turbine housing in the first group of pipelines, and the second actuator is in the second group of pipelines.
На вход схемы «И» подают два сигнала на включение обдува: первый - из первого компаратора, второй - из второго. Схема «И» работает в следующем логическом режиме. При поступлении сигналов на включение обдува из компараторов сигнал на включение второй группы трубопроводов из схемы «И» поступает на второй исполнительный механизм. Отключение второй группы трубопроводов по сигналам, поступающим на исполнительный механизм, осуществляется во всех остальных случаях.Two signals are sent to the input of the “I” circuit to enable blowing: the first from the first comparator, the second from the second. The AND circuit works in the following logical mode. When signals are received to enable blowing from the comparators, the signal to turn on the second group of pipelines from the “I” circuit is supplied to the second actuator. Disabling the second group of pipelines according to the signals arriving at the actuator is carried out in all other cases.
При работе устройства, поступающие с датчиков сигналы и значение сигнала приведенной частоты вращения, поступают в компараторы, в которых они сравниваются с заданными пороговыми значениями. Сигнал рассогласования из второго компаратора поступает на вход схемы «И», а сигнал из первого компаратора (при условии, если приведенное значение больше порогового значения) на включение обдува поступает на первый исполнительный механизм и вход схемы «И». В схеме «И», в зависимости от значений выходных сигналов из компараторов, формируется сигнал, поступающий на второй исполнительный механизм по следующей логической схеме: когда оба выходных сигнала из компараторов поступают на вход схемы «И», то формируется сигнал на включение обдува корпуса с помощью второй группы трубопроводов, в остальных случаях формируется сигнал на отключение обдува корпуса.During operation of the device, the signals received from the sensors and the signal value of the reduced speed are supplied to the comparators, in which they are compared with predetermined threshold values. The mismatch signal from the second comparator is fed to the input of the “And” circuit, and the signal from the first comparator (provided that the given value is greater than the threshold value) is turned on to turn on the blower to the first actuator and the input of the “And” circuit. In the “I” circuit, depending on the values of the output signals from the comparators, a signal is generated that arrives at the second actuator according to the following logical scheme: when both output signals from the comparators are fed to the input of the “I” circuit, a signal is generated to enable blowing of the housing with using the second group of pipelines, in other cases, a signal is formed to turn off the body blowing.
Если приведенное значение больше порогового значения сигнал на включение поступает на первый исполнительный механизм, включающий первую группу трубопроводов, если это условие не выполняется, то обе группы трубопроводов отключены.If the reduced value is greater than the threshold value, the switching signal is supplied to the first actuator, including the first group of pipelines, if this condition is not met, then both groups of pipelines are turned off.
Если давление воздуха на входе в двигатель больше порогового значения - во втором компараторе формируется сигнал на выключение обдува.If the air pressure at the engine inlet is greater than the threshold value, a signal to turn off the blower is generated in the second comparator.
Если это условие не выполняется, то возможны два варианта:If this condition is not met, then two options are possible:
- если из двух компараторов на схему «И» поступают сигналы на включение обдува, то в схеме «И» формируется сигнал на второй исполнительный механизм, подключающий вторую группу трубопроводов;- if from two comparators to the “I” circuit there are signals to turn on the blower, then in the “I” circuit a signal is generated to the second actuator connecting the second group of pipelines;
- если из одного из компараторов (или из обоих) поступает сигнал на отключение обдува, схема «И» выдает на второй исполнительный механизм сигнал на отключение обдува.- if one of the comparators (or both) receives a signal to turn off the blower, the circuit "And" gives the second actuator a signal to turn off the blower.
(см. патент РФ №1540389, кл. F01D 11/08, 1994 г.) - наиболее близкий аналог.(see RF patent No. 1540389, class F01D 11/08, 1994) is the closest analogue.
В результате анализа выполнения известного устройства необходимо отметить, что оно не предполагает при работе непосредственного контроля величины радиального зазора, а основано на измерении влияющих на его величину косвенных параметров (температуры воздуха на входе в двигатель, частоты вращения ротора турбины, давления воздуха на входе в двигатель), сравнении их с заранее заданными пороговыми значениями и по результатам сравнения регулирования интенсивности обдува турбины, поэтому данное устройство не позволяет обеспечить поддержание радиального зазора с достаточной точностью, так как не учитывает реального его изменения в процессе работы турбины ГТД.As a result of the analysis of the implementation of the known device, it should be noted that it does not imply direct control of the radial clearance during operation, but is based on the measurement of indirect parameters affecting its value (air temperature at the engine inlet, rotational speed of the turbine rotor, air pressure at the engine inlet ), comparing them with predetermined threshold values and according to the results of comparing the regulation of the intensity of turbine blowing, therefore, this device does not allow providing radial clearance with sufficient accuracy, since it does not take into account its real changes in the operation of the turbine engine.
Техническим результатом настоящей полезной модели является повышение точности регулирования радиального зазора в турбине ГТД путем постоянного контроля и поддержания его значения в заданных пределах за счет учета влияния на его значение динамических и монтажных факторов, а также за счет поддержания заданной температуры ротора и статора путем регулирования распределения расхода подаваемого на турбину воздуха на обдув ротора и статора. Это также позволяет сократить время приемистости двигателя по тяге и улучшить экономичность двигателя на стационарных режимахThe technical result of this utility model is to increase the accuracy of regulating the radial clearance in a turbine engine by constantly monitoring and maintaining its value within specified limits by taking into account the influence of dynamic and mounting factors on its value, as well as by maintaining a given temperature of the rotor and stator by adjusting the flow distribution air supplied to the turbine for blowing the rotor and stator. It also allows you to reduce the engine throttle response time and improve engine efficiency in stationary conditions
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в системе регулирования радиального зазора в турбине газотурбинного двигателя, содержащей датчик частоты вращения ротора, первое и второе сравнивающее устройства, а также регулятор расхода воздуха, подаваемого от компрессора на ротор и статор турбины, новым является то, что система оснащена связанным с выходом регулятора распределителем долей воздуха, подаваемого на ротор и статор турбины, блоком вычисления центробежной вытяжки лопаток турбины, блоком вычисления радиальных зазоров на стационарных режимах работы турбины, блоком вычисления температурного расширения статора, блоком вычисления долей расхода воздуха для охлаждения ротора и статора турбины, а также датчиком температуры статора, первым, вторым и третьим сумматорами и измерителем величины радиального зазора, причем датчик частоты вращения ротора связан с блоком вычисления центробежной вытяжки лопаток турбины и блоком вычисления радиальных зазоров на стационарных режимах работы турбины, выход которого связан с первым входом первого сумматора, со вторым входом которого связан выход блока вычисления центробежной вытяжки лопаток турбины, выход первого сумматора связан с входом второго сумматора, выход второго сумматора связан с первым входом первого сравнивающего устройства, со вторым входом которого связан измеритель радиального зазора, а выход первого сравнивающего устройства связан с входом второго сравнивающего устройства и с регулятором, датчик температуры статора связан с блоком вычисления температурного расширения статора, выход которого связан с первыми входами блока вычисления долей расхода воздуха для охлаждения ротора и статора турбины и третьего сумматора, второй вход которого связан с измерителем величины радиального зазора, а выход - со вторым входом блока вычисления долей расхода воздуха для охлаждения ротора и статора, управляющего распределителем, при этом, система оснащена установленным в магистрали, соединяющей компрессор и регулятор регулируемым клапаном, управляющий элемент которого, связан с выходом второго сравнивающего устройства.The specified technical result is ensured by the fact that in the system for regulating the radial clearance in a turbine of a gas turbine engine, comprising a rotor speed sensor, a first and second comparing device, and also an air flow regulator supplied from the compressor to the rotor and stator of the turbine, the system is new equipped with a distributor of air shares connected to the output of the regulator supplied to the turbine rotor and stator, a unit for calculating the centrifugal exhaust of the turbine blades, a unit for calculating radial gaps a ditch in stationary turbine operating modes, a stator thermal expansion calculation unit, an air flow fraction calculation unit for cooling the turbine rotor and stator, as well as a stator temperature sensor, first, second and third adders and a radial clearance meter, the rotor speed sensor being connected to a unit for calculating the centrifugal extraction of turbine blades and a unit for calculating radial clearances at stationary turbine operation modes, the output of which is connected to the first input of the first adder, with the second input of which is connected the output of the unit for calculating the centrifugal extract of the turbine blades, the output of the first adder is connected to the input of the second adder, the output of the second adder is connected to the first input of the first comparison device, the second input of which is connected to the radial clearance meter, and the output of the first comparison device is connected to the input of the second the comparator device and with the controller, the stator temperature sensor is connected to the stator thermal expansion calculation unit, the output of which is connected to the first inputs of the block in the calculation of the air flow rate for cooling the rotor and stator of the turbine and the third adder, the second input of which is connected to the radial clearance meter, and the output is the second input of the air flow rate calculation unit for cooling the rotor and stator controlling the distributor, while the system is equipped with an installed in the line connecting the compressor and the regulator with an adjustable valve, the control element of which is connected to the output of the second comparison device.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых представлена схема системы регулирования радиального зазора в турбине ГТД.The essence of the utility model is illustrated by graphic materials on which a diagram of the radial clearance control system in a turbine engine is presented.
Система регулирования радиального зазора в турбине ГТД, содержащей статор 1 и ротор 2, включает измеритель 3 величины радиального зазора δт (зазора между статором и лопатками турбины ротора), датчик 4 частоты вращения ротора, связанный с блоком 5 вычисления центробежной вытяжки лопаток турбины. Система также содержит блок 6 вычисления радиальных зазоров на стационарных режимах работы турбины, выход которого связан с первым входом первого сумматора 7, со вторым входом которого связан выход блока 5. Вход блока 6 связан с датчиком 4. Выход первого сумматора 7 связан с входом второго сумматора 8, в который введены значения монтажного зазора турбины. Выход второго сумматора 8 связан с первым входом первого сравнивающего устройства 9, со вторым входом которого связан измеритель 3. Выход первого сравнивающего устройства связан с входом второго сравнивающего устройства 10.The system for regulating the radial clearance in a turbine engine turbine containing a stator 1 and rotor 2 includes a meter 3 for the radial clearance δ t (the gap between the stator and the rotor blades of the rotor), a rotor speed sensor 4 connected to the centrifugal hood calculation unit 5 of the turbine blades. The system also contains a unit 6 for calculating radial clearances in stationary turbine operation modes, the output of which is connected to the first input of the first adder 7, the output of unit 5 is connected to the second input of it. The input of unit 6 is connected to the sensor 4. The output of the first adder 7 is connected to the input of the second adder 8, into which the mounting clearance of the turbine is entered. The output of the second adder 8 is connected to the first input of the first comparing device 9, the meter 3 is connected to the second input of it. The output of the first comparing device is connected to the input of the second comparing device 10.
ГТД оснащен компрессором 11 одна из ступеней которого посредством воздушной магистрали через управляемый клапан 12, управляющий элемент которого связан с выходом второго сравнивающего устройства 10, связана с регулятором (дозатором) 13 общего расхода воздуха, выход которого связан с распределителем 14 долей воздуха, подаваемого на ротор 2 и статор 1 для их обдува с целью поддержания заданной температуры. Распределитель 14 долей воздуха может быть выполнен известным образом, но в любом исполнении он имеет два выходных канала, один из которых предназначен для обдува ротора, а другой - статора. Распределение количества воздуха, подаваемого на ротор и на статор турбины, осуществляется известным образом, например, управляемой заслонкой или заслонками, регулирующей (регулирующими) площадь проходного сечения выходных каналов. Дозирующий элемент регулятора 13 управляется сигналами, подаваемыми с первого сравнивающего устройства 9.The gas turbine engine is equipped with a compressor 11, one of the stages of which through an air line through a controlled valve 12, the control element of which is connected to the output of the second comparing device 10, is connected to a regulator (batcher) 13 of the total air flow, the output of which is connected to the distributor 14 of the air supplied to the rotor 2 and stator 1 for blowing them in order to maintain a given temperature. The distributor of 14 air shares can be made in a known manner, but in any design it has two output channels, one of which is designed to blow the rotor, and the other to the stator. The distribution of the amount of air supplied to the rotor and stator of the turbine is carried out in a known manner, for example, by a controlled damper or dampers, which regulates (regulates) the passage area of the output channels. The metering element of the regulator 13 is controlled by the signals supplied from the first comparison device 9.
Система оснащена третьим сумматором 15, датчиком 16 измерения температуры статора турбины, блоком 17 вычисления температурного расширения статора (под данным термином следует понимать термические деформации деталей статора, влияющих на радиальный зазор турбины), блоком 18 вычисления долей воздуха на охлаждение ротора и статора турбины. Датчик 16 температуры связан с блоком 17 вычисления температурного расширения статора, выход которого связан с первыми входами блока 18 вычисления долей расхода воздуха на охлаждение ротора и статора турбины и третьего сумматора 15 соответственно. Второй вход сумматора 15 связан с измерителем 3, а выход третьего сумматора - со вторым входом блока 18.The system is equipped with a third adder 15, a sensor for measuring the temperature of the turbine stator, a block 17 for calculating the thermal expansion of the stator (this term should be understood as thermal deformation of the stator parts affecting the radial clearance of the turbine), and a block 18 for calculating the air shares for cooling the rotor and stator of the turbine. The temperature sensor 16 is connected to the stator thermal expansion calculation unit 17, the output of which is connected to the first inputs of the calculation unit 18 of the air flow share for cooling the turbine rotor and stator and the third adder 15, respectively. The second input of the adder 15 is connected to the meter 3, and the output of the third adder is connected to the second input of the block 18.
Механическая связь между компрессором 11 и турбиной обозначена позицией 19.The mechanical connection between the compressor 11 and the turbine is indicated at 19.
Часть элементов системы может быть реализована на платах бортового компьютера (не показан).Some elements of the system can be implemented on the board of the on-board computer (not shown).
Система скомпонована с использованием стандартных элементов и блоков.The system is arranged using standard elements and blocks.
Так в качестве измерителя зазора 3 и датчика температуры 16 статора могут быть использованы стандартные датчики.So, as a gap meter 3 and a temperature sensor 16 of the stator, standard sensors can be used.
В качестве блока 5 вычисления центробежной вытяжки рабочих лопаток турбин может быть использован стандартный программный блок или плата бортового компьютера регулятора двигателя, в которых рассчитывается вытяжка рабочих лопаток турбины в зависимости от скорости вращения ротора 2. Расчет может быть проведен, например, по следующей зависимости: ΔδцБ=кцБ∗n2 где кцБ - наперед заданная величина, определяющая зависимость вытяжки материала, из которого изготовлена рабочая лопатка турбины от частоты вращения ротора турбины, а n - частота вращения ротора турбины.As block 5 for calculating the centrifugal extraction of turbine rotor blades, a standard program unit or an on-board computer board of the engine regulator can be used, in which the exhaust of the turbine rotor blades is calculated depending on the rotor speed 2. Calculation can be performed, for example, according to the following dependence: Δδ CB = CB * n to 2 wherein the CBA - preassigned value determining the dependence of drawing of material from which the turbine rotor blade made from the turbine rotor speed, as n - frequency Vera eniya turbine rotor.
В качестве блока 6 вычисления радиального зазора на стационарных режимах δлрр может быть использован стандартный программный блок или процессор бортового компьютера, в который заложена заранее вычисленная зависимость значений радиального зазора от частоты (n) вращения ротора, то есть: δлрр=f(n).As a unit 6 for calculating the radial clearance in stationary modes δ lrr , a standard software unit or an on-board computer processor can be used, which contains a pre-calculated dependence of the values of the radial clearance on the rotor speed (n), that is: δ lrr = f (n) .
В качестве блока 17 вычисления температурного расширения статора может быть использован программный блок, реализующий алгоритм: Δδст=λ Tст, где Δδст - доля радиального зазора δт, образованная за счет температурного расширения деталей статора, λ - коэффициент линейного расширения деталей статора,As a block 17 for calculating the thermal expansion of the stator, a program block can be used that implements the algorithm: Δδ st = λ T st , where Δδ st is the fraction of the radial clearance δ t formed by the thermal expansion of the stator parts, λ is the coefficient of linear expansion of the stator parts,
Tст - температура деталей статора.T article - the temperature of the stator parts.
В сумматоре 15 определяется доля радиального зазора, определяемая деталями ротора турбины по формуле: Δδрт=δт-Δδст In the adder 15, the fraction of the radial clearance is determined, which is determined by the details of the turbine rotor according to the formula: Δδ rt = δ t -Δδ st
В качестве блока 18 вычисления расхода (долей) воздуха на охлаждение ротора и статора турбины может быть использован программный блок, реализующий алгоритм: Kр=GРт/GСт где GРт=Kрт Δδрт - расход воздуха, поступающий к ротору турбины; GСт=Kст Δδст - расход воздуха, поступающий к статору турбины, где Kрт и Kст - наперед заданные коэффициенты, зависящие от коэффициентов теплопередачи между воздухом и материалом статора и ротора турбины. Значения данных коэффициентов могут быть получены различным образом, например, при испытаниях ГТД. Значение Kр характеризует отношения расходов воздуха необходимых для обдува статора и ротора турбины.As a block 18 for calculating the flow rate (fractions) of air for cooling the turbine rotor and stator, a program block can be used that implements the algorithm: K p = G Pt / G St where G Pt = K pt Δδ pt - air flow to the turbine rotor; G St = K st Δδ st is the air flow coming to the turbine stator, where K rt and K st are the predetermined coefficients depending on the heat transfer coefficients between the air and the material of the stator and rotor of the turbine. The values of these coefficients can be obtained in various ways, for example, when testing a gas turbine engine. The value of K p characterizes the ratio of air flow necessary for blowing the stator and the turbine rotor.
В качестве сравнивающих устройств могут быть использованы практически любые устройства, реализующие алгоритм сравнения двух величин.Practically any device that implements an algorithm for comparing two quantities can be used as comparison devices.
Устройства, обозначенные позициями 7, 8, 12, 13, 15 являются стандартными.Devices marked 7, 8, 12, 13, 15 are standard.
Элементы и устройства, по позициям 5, 6, 7, 8, 9, 10 могут быть реализованы на платах бортового компьютера.Elements and devices at positions 5, 6, 7, 8, 9, 10 can be implemented on the on-board computer boards.
Система регулирования радиального зазора в турбине ГТД работает следующим образом.The system for regulating the radial clearance in a turbine engine is as follows.
Перед началом эксплуатации системы в блок 5 вводят значения величин вытяжки лопаток ротора турбины на всех режимах ее работы. В блок 6 вводят значения радиальных зазоров для стационарных режимов работы турбины. В блок 17 вводят расчетные значения температуры деталей статора турбины Tст.Before starting operation of the system in block 5 enter the values of the values of the exhaust blades of the turbine rotor in all modes of operation. In block 6 enter the values of the radial clearances for stationary modes of operation of the turbine. In block 17 enter the calculated temperature values of the details of the turbine stator T st .
В сумматор 8 вводят значение монтажного радиального зазора турбины, имеющего место при сборке турбины.In the adder 8 enter the value of the mounting radial clearance of the turbine, which occurs during Assembly of the turbine.
В сравнивающее устройство 10 вводят заданные значения размеров радиальных зазоров, определенные заранее экспериментальным путем в зависимости от температуры ротора и статора на всех режимах работы турбины.In the comparison device 10 enter the specified values of the dimensions of the radial clearances, determined in advance experimentally, depending on the temperature of the rotor and stator in all modes of operation of the turbine.
В процессе работы ГТД компрессор 11 через связь 19 приводит во вращение ротор 2 турбины. От компрессора через открытый управляемый клапан 12 воздух через регулятор 13 расхода подается на распределитель 14, направляющий потоки воздуха на обдув ротора и статора турбины для поддержания их заданной температуры.In the process of operation of the gas turbine engine, the compressor 11 through the link 19 drives the turbine rotor 2 into rotation. From the compressor through an open controlled valve 12, air is supplied through a flow regulator 13 to a distributor 14, which directs air flows to blow the rotor and stator of the turbine to maintain their desired temperature.
В процессе работы турбины, учитывая, что она работает в большом диапазоне режимов, радиальный зазор между ротором 1 и статором 2 постоянно меняется в зависимости от режимов работы ГТД, высоты полета и пр. Величина радиального зазора постоянно измеряется измерителем 3, частота вращения ротора постоянно измеряется датчиком 4, а температура статора 1 - датчиком 16.During the operation of the turbine, given that it operates in a wide range of modes, the radial clearance between the rotor 1 and stator 2 is constantly changing depending on the operation modes of the gas turbine engine, flight altitude, etc. The radial clearance is constantly measured by meter 3, the rotor speed is constantly measured sensor 4, and the temperature of the stator 1 - sensor 16.
В блоке 5, в зависимости от частоты вращения ротора, определяется значение центробежной вытяжки лопаток турбин.In block 5, depending on the rotor speed, the value of the centrifugal exhaust of the turbine blades is determined.
Параллельно в блоке 6 осуществляется вычисление значений радиального зазора на стационарных режимах работы турбины, а в блоке 17 - значения температурного расширения статора, в зависимости от его измеренной датчиком 16 температуры.In parallel, in block 6, the values of the radial clearance at stationary turbine operation are calculated, and in block 17, the temperature expansion of the stator, depending on its temperature measured by the sensor 16, is calculated.
Полученные в блоках 5 и 6 значения радиального зазора подаются на первый сумматор 7, где суммируются и сигнал, полученный в результате суммирования, подается на второй сумматор 8, где суммируются со значением монтажного зазора. В результате во втором сумматоре получаем сигнал, характеризующий расчетное значение зазора, которое учитывает его изменение на стационарных и переходных режимах работы турбины, а также учитывает значения монтажных зазоров.The radial clearance values obtained in blocks 5 and 6 are fed to the first adder 7, where they are summed and the signal obtained as a result of the summation is fed to the second adder 8, where they are summed with the installation gap value. As a result, in the second adder we obtain a signal characterizing the calculated value of the gap, which takes into account its change in stationary and transient modes of operation of the turbine, and also takes into account the values of the mounting clearances.
Полученное расчетное значение зазора сравнивается в первом сравнивающем устройстве 9 с сигналом измерителя 3, характеризующим реальное значение радиального зазора на момент измерения, которое изменяется, в основном, в зависимости от температур нагрева ротора и статора, в результате чего получаем значение реального отклонения радиального зазора от расчетного, которое поступает на регулятор 13, регулируя подаваемый на делитель 14 расход воздуха от компрессора.The calculated value of the gap is compared in the first comparison device 9 with the signal of the meter 3 characterizing the actual value of the radial clearance at the time of measurement, which varies mainly depending on the heating temperatures of the rotor and stator, as a result of which we obtain the value of the real deviation of the radial clearance from the calculated , which enters the regulator 13, adjusting the air flow from the compressor supplied to the divider 14.
Параллельно сигнал с первого сравнивающего устройства 9 поступает на второе сравнивающее устройство 10, где сравнивается с заранее заложенными параметрами зазора. В случае, если реальное значение зазора больше или равно заложенному значению, то система работает в режиме обдува ротора и статора турбины, поддерживая значение зазора в заданном интервале за счет регулирования общего расхода воздуха, подаваемого на обдув ротора и статора. В случае, если реальное значение зазора меньше расчетного, то со сравнивающего устройства 10 поступает команда на клапан 12, который отсекает подачу воздуха на регулятор 13.In parallel, the signal from the first comparing device 9 is fed to the second comparing device 10, where it is compared with the pre-set gap parameters. If the actual value of the gap is greater than or equal to the set value, the system operates in the mode of blowing the rotor and stator of the turbine, maintaining the value of the gap in a given interval by adjusting the total air flow supplied to the blowing of the rotor and stator. If the actual value of the gap is less than the calculated value, then a command is sent from the comparator 10 to the valve 12, which cuts off the air supply to the regulator 13.
Параллельно сигнал с блока 17, характеризующий долю радиального зазора Δδст, образованную за счет температурного расширения деталей статора, поступает на первый вход блока 18 и на первый вход третьего сумматора 15, на второй вход которого поступает сигнал с измерителя 3, в результате чего на выходе третьего сумматора получаем сигнал, характеризующий долю радиального зазора, образованную за счет температурного расширения деталей ротора, поступающий на второй вход блока 18, в котором осуществляется выработка управляющего сигнала Kр, характеризующего отношение долей расходов воздуха на обдув ротора и статора, необходимых для стабилизации долей радиального зазора, приходящихся на температурные расширения деталей ротора и статора. Значение управляющего сигнала подается на управляемый элемент (например, заслонку) распределителя 14 для дозирования расхода воздуха, подаваемого на ротор 2 и на статор 1 турбины. Дозирование может быть реализовано изменением положения заслонки (не показана) распределителя 14 в зависимости от величины сигнал Kр.In parallel, the signal from block 17, characterizing the share of the radial clearance Δδ st formed due to the thermal expansion of the stator parts, is fed to the first input of block 18 and to the first input of the third adder 15, the second input of which receives a signal from meter 3, resulting in an output the third adder we get a signal characterizing the proportion of the radial clearance formed by the thermal expansion of the rotor parts, fed to the second input of block 18, in which the control signal K p is generated, which increases the ratio of the share of air flow for blowing the rotor and stator, necessary to stabilize the shares of the radial clearance attributable to the temperature expansion of the rotor and stator parts. The value of the control signal is supplied to a controlled element (for example, a shutter) of the distributor 14 for dosing the air flow supplied to the rotor 2 and to the stator 1 of the turbine. Dosing can be implemented by changing the position of the valve (not shown) of the distributor 14 depending on the magnitude of the signal K p .
При использовании системы, кроме технического результата, указанного выше, обеспечивается сокращение времени стабилизации радиального зазора за счет более рационального обдува деталей турбины и, тем самым, дополнительное уменьшение времени приемистости по тяге двигателя, что важно при разгонах самолета.When using the system, in addition to the technical result indicated above, the stabilization of the radial clearance is reduced due to a more rational blowing of the turbine parts and, thus, an additional reduction in the throttle response time of the engine, which is important when accelerating an airplane.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014106949/06U RU143994U1 (en) | 2014-02-26 | 2014-02-26 | RADIAL GAP REGULATION SYSTEM IN A TURBINE OF A GAS-TURBINE ENGINE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014106949/06U RU143994U1 (en) | 2014-02-26 | 2014-02-26 | RADIAL GAP REGULATION SYSTEM IN A TURBINE OF A GAS-TURBINE ENGINE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU143994U1 true RU143994U1 (en) | 2014-08-10 |
Family
ID=51355863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014106949/06U RU143994U1 (en) | 2014-02-26 | 2014-02-26 | RADIAL GAP REGULATION SYSTEM IN A TURBINE OF A GAS-TURBINE ENGINE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU143994U1 (en) |
-
2014
- 2014-02-26 RU RU2014106949/06U patent/RU143994U1/en active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9255492B2 (en) | Gas turbine engine having a multi-variable closed loop controller for regulating tip clearance | |
| EP2604825B1 (en) | Controller for cooling the turbine section of a gas turbine engine | |
| CN103968908B (en) | System and method for measuring the flow distribution in turbogenerator flow path | |
| US9657587B2 (en) | Rotor tip clearance | |
| RU2552885C2 (en) | Method of combined cycle power unit operation and unit for its implementation | |
| CN106323640B (en) | A kind of aero-engine acceleration and deceleration fuel feeding test method | |
| JP2017166476A (en) | Method and system for modulating turbine cooling as function of engine health | |
| CN104931269B (en) | Plateau heat balance performance simulation test method and system for engine | |
| JP2006002766A (en) | System and method of controlling air flow in gas turbine | |
| US11248524B2 (en) | Unit for controlling a controlled valve for abstracting an airflow from a pressurized airflow of an aircraft | |
| US10968836B2 (en) | Method for controlling fuel distribution in a gas turbine engine with multiple combustion zones | |
| US20200291807A1 (en) | Method and device for measuring the flow rate of cooling air in a turbomachine casing | |
| CN105143611B (en) | Gas turbine and the method for operating gas turbine | |
| RU2425255C1 (en) | Control method of position of guide vanes of compressor of gas turbine engine | |
| RU143994U1 (en) | RADIAL GAP REGULATION SYSTEM IN A TURBINE OF A GAS-TURBINE ENGINE | |
| RU2546381C1 (en) | Adjustment method of radial clearance in turbine of gas-turbine engine | |
| RU142008U1 (en) | RADIAL GAP REGULATION SYSTEM IN A TURBINE OF A GAS-TURBINE ENGINE | |
| RU97455U1 (en) | GAS-TURBINE ENGINE COMPRESSOR POSITION CONTROL DEVICE | |
| RU2476703C1 (en) | Method controlling fuel feed in gas turbine engine combustion chamber in acceleration mode | |
| RU2537646C1 (en) | Adjustment method of radial clearance in turbine of gas-turbine engine | |
| Wang et al. | Triaxial gas turbine performance analysis for variable power turbine inlet guide vane control law optimization | |
| CN105240130B (en) | Control and protect the method for gas turbine and the gas turbine using such method | |
| RU2446300C1 (en) | Method of controlling low-pressure rotor rpm in bypass gas turbine engine | |
| RU94636U1 (en) | GAS-TURBINE ENGINE COMPRESSOR POSITION CONTROL DEVICE | |
| Shufan et al. | Simulation of Turbofan Engine Based on Dynamic Specific Heat Method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC12 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for utility models |
Effective date: 20151027 |
|
| PC92 | Official registration of non-contracted transfer of exclusive right of a utility model |
Effective date: 20190814 |