RU2012118578A - Способ защиты газотурбинного двигателя от высокодинамических процессов и газотурбинный двигатель для осуществления данного способа - Google Patents

Способ защиты газотурбинного двигателя от высокодинамических процессов и газотурбинный двигатель для осуществления данного способа Download PDF

Info

Publication number
RU2012118578A
RU2012118578A RU2012118578/06A RU2012118578A RU2012118578A RU 2012118578 A RU2012118578 A RU 2012118578A RU 2012118578/06 A RU2012118578/06 A RU 2012118578/06A RU 2012118578 A RU2012118578 A RU 2012118578A RU 2012118578 A RU2012118578 A RU 2012118578A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
combustion chamber
frequency
gas turbine
plc
value
Prior art date
Application number
RU2012118578/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2555925C2 (ru
Inventor
Ганспитер ЦИНН
Гислейн СИНГЛА
Бруно ШУЕРМАНС
Пётр ЗИВЕРТ
Original Assignee
Альстом Текнолоджи Лтд
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Альстом Текнолоджи Лтд filed Critical Альстом Текнолоджи Лтд
Publication of RU2012118578A publication Critical patent/RU2012118578A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2555925C2 publication Critical patent/RU2555925C2/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/26—Control of fuel supply
    • F02C9/28—Regulating systems responsive to plant or ambient parameters, e.g. temperature, pressure, rotor speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/04—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants
    • F02C7/057—Control or regulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/48—Control of fuel supply conjointly with another control of the plant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/16—Systems for controlling combustion using noise-sensitive detectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/24—Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements
    • F23N5/242—Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/80—Diagnostics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/96—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/01—Purpose of the control system
    • F05D2270/11—Purpose of the control system to prolong engine life
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/01—Purpose of the control system
    • F05D2270/14—Purpose of the control system to control thermoacoustic behaviour in the combustion chambers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/00013—Reducing thermo-acoustic vibrations by active means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)

Abstract

1. Способ защиты газотурбинного двигателя (10), содержащего компрессор (11), камеру (13) сгорания и турбину (12), от высокодинамических процессов, в частности, пульсаций в камере сгорания/пламени, содержащий этапы, на которых:а) измеряют пульсации камеры (13) сгорания с помощью соответствующего датчика (18),б) делят спектр частот измеренного сигнала пульсаций на заданные отрезки полосы пропускания,в) рассчитывают rms (среднеквадратичное значение) сигнала для каждой полосы,г) определяют взвешенные расчетные среднеквадратичные значения частоты или частотного диапазона, используя заданные весовые коэффициенты,д) накапливают взвешенные среднеквадратичные значения частоты или частотного диапазона для получения значении критерия предела пульсации (PLC),е) сравнивают значение PLC, по меньшей мере, с одним реперным значением (23), иж) обеспечивают работу газотурбинного двигателя (10) в соответствии с результатом упомянутого сравнения.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанные весовые коэффициенты заранее определяют, используя структурную модель для всей конструкции камеры (13) сгорания и других, подвергающихся воздействию элементов конструкции, и путем расчета механических напряжений, как ответ на акустическую нагрузку, образующуюся в результате пульсаций в камере (13) сгорания.3. Способ по п.2, отличающийся тем, что на горячие части камеры сгорания воздействуют сигналом с широкой полосой частот, вследствие чего одновременно возбуждается множество собственных частот колебаний конструкции, при этом в модель срока службы вводят в качестве входных данных полученные в результате механические напряжения конструкции в зависимос�

Claims (6)

1. Способ защиты газотурбинного двигателя (10), содержащего компрессор (11), камеру (13) сгорания и турбину (12), от высокодинамических процессов, в частности, пульсаций в камере сгорания/пламени, содержащий этапы, на которых:
а) измеряют пульсации камеры (13) сгорания с помощью соответствующего датчика (18),
б) делят спектр частот измеренного сигнала пульсаций на заданные отрезки полосы пропускания,
в) рассчитывают rms (среднеквадратичное значение) сигнала для каждой полосы,
г) определяют взвешенные расчетные среднеквадратичные значения частоты или частотного диапазона, используя заданные весовые коэффициенты,
д) накапливают взвешенные среднеквадратичные значения частоты или частотного диапазона для получения значении критерия предела пульсации (PLC),
е) сравнивают значение PLC, по меньшей мере, с одним реперным значением (23), и
ж) обеспечивают работу газотурбинного двигателя (10) в соответствии с результатом упомянутого сравнения.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанные весовые коэффициенты заранее определяют, используя структурную модель для всей конструкции камеры (13) сгорания и других, подвергающихся воздействию элементов конструкции, и путем расчета механических напряжений, как ответ на акустическую нагрузку, образующуюся в результате пульсаций в камере (13) сгорания.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что на горячие части камеры сгорания воздействуют сигналом с широкой полосой частот, вследствие чего одновременно возбуждается множество собственных частот колебаний конструкции, при этом в модель срока службы вводят в качестве входных данных полученные в результате механические напряжения конструкции в зависимости от собственных частот колебаний горячих частей камеры сгорания, амплитуды пульсирующей нагрузки и частоты пульсирующей нагрузки или частотного диапазона пульсирующей нагрузки для указанной частотной полосы, причем достижимый срок службы элементов конструкции прогнозируют в полосе частот, представляющей интерес, при этом чувствительность горячих частей камеры сгорания к частоте или частотному диапазону получают путем взвешивания частоты или частотного диапазона как результат указанного воздействия с частотой или частотным диапазоном, рассчитанный с использованием указанных весовых коэффициентов.
4. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что определяют рекомендуемое максимальное рабочее значение PLC, PLCoperation, причем газотурбинный двигатель работает так, чтобы PLC было ≤PLCoperation.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что значение PLCoperation находится в диапазоне 0,6…0,9.
6. Газотурбинный двигатель (10) для осуществления способа по одному из пп.1-5, содержащий компрессор (11), камеру (13) сгорания, турбину (12) и блок управления (22) газовой турбиной, отличающийся тем, что имеется, по меньшей мере, один датчик (18) для определения пульсации внутри камеры (13) сгорания, причем указанный, по меньшей мере, один датчик (18) соединен с модулем (19) обработки сигналов, который получает от сигнала пульсации, по меньшей мере одного датчика (18), значение критерия предела пульсаций (PLC) с помощью модели срока службы камеры (13) сгорания, причем имеется средство (21) сравнения, которое принимает указанное полученное значение критерия предела пульсаций (PLC) из указанного модуля (19) обработки сигналов и сравнивает его с реперным значением (23), при этом выход упомянутого средства (21) сравнения соединен со входом указанного блока управления (22) газовой турбиной.
RU2012118578/06A 2011-05-05 2012-05-04 Способ защиты газотурбинного двигателя от высокодинамических процессов и газотурбинный двигатель для осуществления данного способа RU2555925C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH00772/11 2011-05-05
CH7722011 2011-05-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012118578A true RU2012118578A (ru) 2013-11-10
RU2555925C2 RU2555925C2 (ru) 2015-07-10

Family

ID=44063182

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012118578/06A RU2555925C2 (ru) 2011-05-05 2012-05-04 Способ защиты газотурбинного двигателя от высокодинамических процессов и газотурбинный двигатель для осуществления данного способа

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9068512B2 (ru)
EP (1) EP2520863B1 (ru)
JP (1) JP5850795B2 (ru)
RU (1) RU2555925C2 (ru)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2983844B1 (fr) 2011-12-12 2014-08-08 Commissariat Energie Atomique Liaison mecanique formant pivot pour structures mecaniques mems et nems
US9909510B2 (en) 2012-10-01 2018-03-06 United Technologies Corporation Method of defining gas turbine engine control ratings
EP2789914A1 (de) * 2013-04-12 2014-10-15 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Überwachung eines Flammenzustands
CN103603726B (zh) * 2013-12-06 2016-01-13 沈阳航天新光集团有限公司 燃气轮机发电机组自动控制系统
US20160363127A1 (en) * 2015-06-09 2016-12-15 General Electric Company Systems and methods for monitoring a compressor
EP3104078A1 (en) * 2015-06-12 2016-12-14 IFTA Ingenieurbüro Für Thermoakustik GmbH Thermoacoustic precursor method and apparatus
US10774753B2 (en) * 2016-10-21 2020-09-15 General Electric Company Indirect monitoring of aircraft combustor dynamics
US11156164B2 (en) 2019-05-21 2021-10-26 General Electric Company System and method for high frequency accoustic dampers with caps
US11174792B2 (en) 2019-05-21 2021-11-16 General Electric Company System and method for high frequency acoustic dampers with baffles
CN115388425B (zh) * 2022-07-28 2024-07-23 中国科学院理化技术研究所 用于斯特林发动机的燃烧器结构

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55110823A (en) 1979-02-16 1980-08-26 Kobe Steel Ltd Controlling method of air ratio at combustion furnace
JPH04186014A (ja) * 1990-11-21 1992-07-02 Hitachi Ltd 火炎分光診断装置
JP2988821B2 (ja) * 1993-08-13 1999-12-13 ケイディディ株式会社 視覚重み付き量子化器
JP3254953B2 (ja) * 1995-02-17 2002-02-12 日本ビクター株式会社 音声高能率符号化装置
US5719791A (en) 1995-03-17 1998-02-17 Georgia Tech Research Corporation Methods, apparatus and systems for real time identification and control of modes of oscillation
GB2348484B (en) * 1997-03-10 2001-03-21 Gen Electric Dynamically uncoupled low NOx combuster
US6464489B1 (en) * 1997-11-24 2002-10-15 Alstom Method and apparatus for controlling thermoacoustic vibrations in a combustion system
JPH11324725A (ja) * 1998-05-19 1999-11-26 Toshiba Corp ガスタービン異常監視装置
JP3810615B2 (ja) * 2000-05-18 2006-08-16 三菱重工業株式会社 タービンの遠隔制御方法及びシステム
JP3999467B2 (ja) * 2000-06-01 2007-10-31 三菱重工業株式会社 燃焼振動予測装置
US6922612B2 (en) * 2001-01-30 2005-07-26 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Combustion vibration estimating apparatus, plant and gas turbine plant
US6535124B1 (en) * 2001-04-03 2003-03-18 Abb Automation Inc. Method and apparatus for digital analysis and signal conditioning in a turbine generator silo combustor
US20030146310A1 (en) * 2001-08-17 2003-08-07 Jackson David P. Method, process and apparatus for high pressure plasma catalytic treatment of dense fluids
JP4056232B2 (ja) * 2001-08-23 2008-03-05 三菱重工業株式会社 ガスタービン制御装置、ガスタービンシステム及びガスタービン遠隔監視システム
EP1327824A1 (de) 2001-12-24 2003-07-16 ABB Schweiz AG Bestimmung und Regelung des Betriebszustandes einer Gasturbinenbrennkammer bei Annäherung an die Löschgrenze
US6742341B2 (en) * 2002-07-16 2004-06-01 Siemens Westinghouse Power Corporation Automatic combustion control for a gas turbine
US7337057B2 (en) * 2004-05-28 2008-02-26 General Electric Company Methods and apparatus for predicting and/or for avoiding lean blow-outs
US7278266B2 (en) * 2004-08-31 2007-10-09 General Electric Company Methods and apparatus for gas turbine engine lean blowout avoidance
JP4592513B2 (ja) 2004-09-30 2010-12-01 三菱重工業株式会社 ガスタービン制御装置、及びガスタービンシステム
JP2006125976A (ja) * 2004-10-28 2006-05-18 Nsk Ltd 機械設備の異常診断システム
US7210297B2 (en) * 2004-11-04 2007-05-01 General Electric Company Method and apparatus for identification of hot and cold chambers in a gas turbine combustor
US7751943B2 (en) 2005-02-03 2010-07-06 Alstom Technology Ltd. Protection process and control system for a gas turbine
US20060189926A1 (en) * 2005-02-14 2006-08-24 Hall W D Apparatus and methods for analyzing body fluid samples
AU2006239962B8 (en) * 2005-04-22 2010-04-29 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. In situ conversion system and method of heating a subsurface formation
US7451601B2 (en) * 2005-05-10 2008-11-18 General Electric Company Method of tuning individual combustion chambers in a turbine based on a combustion chamber stratification index
US7751493B2 (en) 2005-12-22 2010-07-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Method for rate adaptation with extended MCS set for wideband eigen-beamforming transmission
ITMI20071048A1 (it) * 2007-05-23 2008-11-24 Nuovo Pignone Spa Metodo per il controllo delle dinamiche di pressione e per la stima del ciclo di vita della camera di combustione di una turbina a gas
US7908072B2 (en) * 2007-06-26 2011-03-15 General Electric Company Systems and methods for using a combustion dynamics tuning algorithm with a multi-can combustor
JP5010502B2 (ja) * 2008-02-28 2012-08-29 三菱重工業株式会社 ガスタービン制御方法及び装置
RU2380692C1 (ru) * 2008-05-12 2010-01-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) Способ определения времени воспламенения горючего материала
US7853433B2 (en) * 2008-09-24 2010-12-14 Siemens Energy, Inc. Combustion anomaly detection via wavelet analysis of dynamic sensor signals
EP2239505A1 (de) * 2009-04-08 2010-10-13 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Analyse der Brummneigung einer Brennkammer und Verfahren zur Steuerung einer Gasturbine
US8260523B2 (en) 2009-05-04 2012-09-04 General Electric Company Method for detecting gas turbine engine flashback

Also Published As

Publication number Publication date
US20120279229A1 (en) 2012-11-08
US9068512B2 (en) 2015-06-30
JP5850795B2 (ja) 2016-02-03
EP2520863A1 (en) 2012-11-07
JP2012233480A (ja) 2012-11-29
RU2555925C2 (ru) 2015-07-10
EP2520863B1 (en) 2016-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2012118578A (ru) Способ защиты газотурбинного двигателя от высокодинамических процессов и газотурбинный двигатель для осуществления данного способа
US7194382B2 (en) Systems and methods for detection of combustor stability margin
CA2870512A1 (en) Systems and methods for improved accuracy
EP2801878B1 (en) Dynamically detecting resonating frequencies of resonating structures
CN107976318B (zh) 对飞机燃烧室动力学的间接监测
RU2011147173A (ru) Способ вибрационной диагностики и прогнозирования внезапного отказа двигателя и носитель
JP6973282B2 (ja) 振動試験装置及び振動試験方法
RU2012151222A (ru) Способ и оборудование для обнаружения вращающегося срыва, а также компрессор
KR20150047497A (ko) 가스터빈의 작동을 모니터링하기 위한 방법
RU2402751C1 (ru) Способ диагностики вида аэроупругих колебаний рабочих лопаток осевой турбомашины
US11713725B2 (en) Lean blowout precursor detection for gas turbines
RU2618774C1 (ru) Способ контроля вибрационного горения в камере сгорания газотурбинного двигателя
RU2382945C1 (ru) Способ обнаружения виброгорения в камере сгорания газотурбинного двигателя
RU2623602C1 (ru) Способ определения собственных частот и форм колебаний деталей сложной формы
RU2558170C2 (ru) Способ определения частоты вынужденных колебаний рабочего колеса в составе ступени турбомашины
RU152833U1 (ru) Устройство контроля работоспособности пьезоэлектрического преобразователя
RU199566U1 (ru) Устройство для вибродиагностики агрегатов с роторным механизмом
RU2451922C1 (ru) Способ диагностики вида аэроупругих колебаний лопаток рабочего колеса осевой турбомашины
RU2801254C1 (ru) Способ определения температуры на входе в турбину для газотурбинного двигателя с использованием акустики (варианты) и газотурбинный двигатель
US20240044291A1 (en) Noise reduction device, noise reduction method, and program
RU2324161C2 (ru) Устройство для диагностики автоколебаний рабочего колеса турбомашины
RU2011138373A (ru) Способ управления газотурбинным двигателем при его испытаниях на стенде
KR100862372B1 (ko) 미진동 계측을 위한 자체궤환루프를 갖는 능동형 센서 모듈
RU2659306C1 (ru) Способ исследования двухмассовых систем виброизоляции
Song Instantaneous Detection of the Occurrence of Mechanical Resonances

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20170426