RU2389891C1 - Control method of air leakages and flow for turbine cooling in double-flow gas turbine engine - Google Patents

Control method of air leakages and flow for turbine cooling in double-flow gas turbine engine Download PDF

Info

Publication number
RU2389891C1
RU2389891C1 RU2008150163/06A RU2008150163A RU2389891C1 RU 2389891 C1 RU2389891 C1 RU 2389891C1 RU 2008150163/06 A RU2008150163/06 A RU 2008150163/06A RU 2008150163 A RU2008150163 A RU 2008150163A RU 2389891 C1 RU2389891 C1 RU 2389891C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air flow
compressor
turbine
flow
air
Prior art date
Application number
RU2008150163/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вячеслав Алексеевич Рыбко (RU)
Вячеслав Алексеевич Рыбко
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "САЛЮТ" (ФГУП "ММПП "САЛЮТ")
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "САЛЮТ" (ФГУП "ММПП "САЛЮТ") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "САЛЮТ" (ФГУП "ММПП "САЛЮТ")
Priority to RU2008150163/06A priority Critical patent/RU2389891C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2389891C1 publication Critical patent/RU2389891C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: control method of air leakages and flow for turbine cooling in double-flow gas turbine engine involves determination of air flow Gac at compressor inlet, air flow Gat through nozzle device of turbine and air flow Gal for leakages and for cooling of turbine; at that, air flow Gal through nozzle device of turbine is determined by mathematical processing of flow values of fuel, air temperature and pressure before and after compressor, rotor rpm of compressor, which are measured during engine test; air flow Gac at compressor inlet is determined as per compressor characteristic connecting air flow, rotation speed and pressure increasing degree, taking into account pressure increasing degree of compressor and reduced compressor rpm calculated as per parametres measured during engine test, and air flow Gac for leakages and cooling of turbine is determined by difference between air flow Gac at compressor inlet and air flow Gat through nozzle device of turbine.
EFFECT: invention allows improving accurate control of leakages and flow of air taken for cooling of turbine in double-flow gas turbine engine.
1 dwg

Description

Изобретение относится к испытаниям газотурбинных двигателей, в частности к определению при испытаниях расхода воздуха на утечки в воздушном тракте компрессора и камере сгорания и расхода воздуха на охлаждение турбины и может быть использовано в авиадвигателестроении.The invention relates to tests of gas turbine engines, in particular to the determination in tests of air flow for leaks in the compressor air path and combustion chamber and air flow for cooling a turbine and can be used in aircraft engine manufacturing.

Известно, что при проектировании двигателя для определения величины утечек и расхода воздуха на охлаждение турбины в двухконтурном газотурбинном двигателе используют математические формулы, в которые входят расчетные газодинамические параметры и геометрические размеры данного типа двигателя (см. Г.С.Жирицкий, В. И. Локай «Газовые турбины двигателей летательных аппаратов, М. Машиностроение, 1971, стр.178-182,336-342).It is known that when designing an engine, mathematical formulas are used to determine the amount of leakage and air flow for cooling a turbine in a double-circuit gas turbine engine, which include the calculated gas-dynamic parameters and geometric dimensions of this type of engine (see G.S.Zhiritsky, V.I. Lokay “Gas turbines of aircraft engines, M. Mechanical Engineering, 1971, pp. 178-182,336-342).

Однако при определении утечек и расхода воздуха на охлаждение турбины в двухконтурном газотурбинном двигателе расчетным путем невозможно учесть все неизбежные в производстве двигателей технологические отклонения, приводящие к отклонению от заданной геометрии и изменению газодинамических параметров. В связи с этим для достоверной оценки качества изготовления и сборки двигателя необходимо определить фактические утечки и расход воздуха на охлаждение турбины каждого экземпляра двигателя.However, when determining leaks and air flow for cooling a turbine in a double-circuit gas turbine engine by calculation, it is impossible to take into account all technological deviations inevitable in engine production, leading to a deviation from a given geometry and a change in gas-dynamic parameters. In this regard, for a reliable assessment of the quality of manufacture and assembly of the engine, it is necessary to determine the actual leakage and air flow for cooling the turbine of each engine instance.

Технический результат - повышение достоверности контроля утечек и расхода воздуха, отбираемого на охлаждение турбины в двухконтурном газотурбинном двигателе.EFFECT: increased reliability of control of leaks and air consumption taken for cooling a turbine in a double-circuit gas turbine engine.

Указанный результат достигается тем, что способ контроля утечек и расхода воздуха на охлаждение турбины в двухконтурном газотурбинном двигателе включает определение расхода воздуха Gвк на входе в компрессор, расхода воздуха Gвт через сопловой аппарат турбины и расхода Gву воздуха на утечки и на охлаждение турбины, при этом расход воздуха Gвт через сопловой аппарат турбины определяют математической обработкой замеренных в процессе испытания двигателя величин расхода топлива, температуры и давления воздуха перед и за компрессором, числа оборотов ротора компрессора, расход воздуха Gвк на входе в компрессор определяют по характеристике компрессора, связывающей расход воздуха, число оборотов и степень повышения давления, с учетом степени повышения давления компрессора и приведенных оборотов компрессора, вычисленных по замеренным в результате испытаний двигателя параметрам, а расход Gву воздуха на утечки и на охлаждение турбины определяют по разности между расходом воздуха Gвк на входе в компрессор и расходом воздуха Gвт через сопловой аппарат турбины.This result is achieved in that a method for monitoring leaks and air flow for cooling a turbine in a double-circuit gas turbine engine includes determining air flow rate Gvk at the compressor inlet, air flow rate Gvt through the turbine nozzle and air flow rate Gvu for leakage and cooling of the turbine, while of air GW through a nozzle apparatus of a turbine is determined by mathematical processing of the values of fuel consumption measured during the engine test, temperature and air pressure in front of and behind the compressor, numbers compressor rotor revolutions, air flow rate Gвк at the compressor inlet is determined by the compressor characteristic that relates the air flow rate, the number of revolutions and the degree of pressure increase, taking into account the degree of compressor pressure increase and reduced compressor revolutions calculated according to the parameters measured as a result of engine tests, and the flow rate Gvu air leakage and cooling of the turbine is determined by the difference between the air flow rate Gvk at the inlet to the compressor and the air flow rate Gwt through the nozzle apparatus of the turbine.

Под характеристикой компрессора понимаются графические или аналитические зависимости, связывающие расход газа, число оборотов, степень повышения давления и кпд для различных режимов работы.Compressor characteristics are understood as graphic or analytical dependencies that relate gas flow rate, speed, degree of increase in pressure and efficiency for various operating modes.

На чертеже представлен график изменения степени повышения давления πк от расхода воздуха Gв.The drawing shows a graph of the degree of increase in pressure π to the air flow Gв.

Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.

Проводят испытание двухконтурного газотурбинного авиационного двигателя. При испытании используют известные испытательные установки, см., например, Г.М. Горбунов, Э.Л. Солохин «Испытания авиационных воздушно-реактивных двигателей», М, Машиностроение, 1967, стр.25-28. Во время проведения испытания двигателя замеряют температуру и давление воздуха перед и за компрессором, частоту вращения ротора высокого давления и расход топлива с помощью известных измерительных устройств (например, манометров, термометров и др.). Далее с помощью математических формул определяют расход воздуха Gв.тyp через сопловой аппарат турбины высокого давления. Для этого, подставляя замеренные параметры при проведении испытания двигателя в формулу 1 и 2 и решая их как систему, определяют расход газа Gг через сопловой аппарат турбины:A double-circuit gas turbine aircraft engine is tested. When testing using well-known test facilities, see, for example, G.M. Gorbunov, E.L. Solokhin, “Testing of aircraft-jet engines,” M, Mechanical Engineering, 1967, pp. 25-28. During the engine test, the temperature and air pressure are measured in front of and behind the compressor, the rotational speed of the high pressure rotor and fuel consumption using known measuring devices (for example, pressure gauges, thermometers, etc.). Then, using mathematical formulas, the air flow rate Gv.typ is determined through the nozzle apparatus of a high-pressure turbine. To do this, substituting the measured parameters during the engine test in the formula 1 and 2 and solving them as a system, determine the gas flow rate G g through the nozzle apparatus of the turbine:

Figure 00000001
Figure 00000001

гдеWhere

Сp - теплоемкость;C p is the specific heat;

Т*г - температура газа перед турбиной;T * g - gas temperature in front of the turbine;

Т*к - температура воздуха за компрессором;T * k - air temperature behind the compressor;

Hu - теплотворная способность топлива;H u - calorific value of the fuel;

i - энтальпия;i is the enthalpy;

Figure 00000002
Figure 00000002

гдеWhere

Аг - коэффициент расхода газа;And g is the gas flow rate;

Gг - расход газа;G g - gas consumption;

Т*г - температура газа;T * g - gas temperature;

Р*г - давление газаP * g - gas pressure

(см. Л.С. Скубачевский «Испытания воздушно-реактивных двигателей», М., Машиностроение. 1972, стр.63).(see L. S. Skubachevsky "Testing of jet engines", M., Mechanical Engineering. 1972, p. 63).

Расход воздуха, поступающего в сопловой аппарат из камеры сгорания, определяют по формуле 3:The flow rate of air entering the nozzle apparatus from the combustion chamber is determined by the formula 3:

Figure 00000003
Figure 00000003

гдеWhere

Gг - расход газа;G g - gas consumption;

Gт - расход топлива.G t - fuel consumption.

Для определения расхода воздуха Gвк на входе в компрессор рассчитывают приведенные обороты компрессора (по формуле 4) и степень повышения давления в компрессоре πк1 (по формуле 5) В формулы 4 и 5 подставляют значения, полученные при испытании двигателя.To determine the air flow rate Gвк at the compressor inlet, the reduced compressor revolutions (according to formula 4) and the degree of pressure increase in the compressor π к1 (according to formula 5) are calculated in values 4 and 5 are substituted with the values obtained during the engine test.

Приведенные обороты компрессора вычисляют по формуле 4:The given compressor speed is calculated by the formula 4:

Figure 00000004
Figure 00000004

гдеWhere

Т*н - температура на входе в компрессор;T * n - temperature at the inlet to the compressor;

nзам - число оборотов замеренное;n deputy - the number of revolutions measured;

Степень повышения давления в компрессоре по формуле 5:The degree of pressure increase in the compressor according to the formula 5:

Figure 00000005
Figure 00000005

гдеWhere

Р*к - давление воздуха на выходе из компрессора;R * k - air pressure at the outlet of the compressor;

Р*а - давление воздуха на входе в компрессор;P * a - air pressure at the inlet to the compressor;

Далее, используя характеристику компрессора (см. фиг.1), определяем по данному графику расход воздуха Gвк на входе в компрессор.Further, using the compressor characteristic (see Fig. 1), we determine from this graph the air flow rate Gвк at the compressor inlet.

Характеристика компрессора, связывающая расход воздуха, число оборотов и степень повышения давления, является известной характеристикой для каждого конкретного типа компрессоров.A compressor characteristic relating air flow, speed and pressure increase is a known characteristic for each particular type of compressor.

Величину утечек и расхода воздуха на охлаждение турбины воздуха Gву в воздушном тракте компрессора и камере сгорания двухконтурного газотурбинного двигателя определяют как разность между расходом воздуха через компрессор Gвк и расходом воздуха Gв.тyp через сопловой аппарат турбины: Gву=Gвк-Gв.тyp. Полученные данные дают возможность определить фактический уровень утечек воздуха и количество воздуха на охлаждение турбины, что позволяет контролировать качество каждого двигателя и стабильность серийного производства.The magnitude of the leakage and air flow rate for cooling the air turbine Gvu in the compressor air path and the combustion chamber of the dual-circuit gas turbine engine is determined as the difference between the air flow through the compressor Gvk and the air flow Gv.typ through the nozzle of the turbine: Gvu = Gvk-Gv.typ. The data obtained make it possible to determine the actual level of air leaks and the amount of air for cooling the turbine, which allows you to control the quality of each engine and the stability of mass production.

Claims (1)

Способ контроля утечек и расхода воздуха на охлаждение турбины в двухконтурном газотурбинном двигателе, включающий определение расхода воздуха Gвк на входе в компрессор, расхода воздуха Gвт через сопловой аппарат турбины и расхода Gву воздуха на утечки и на охлаждение турбины, при этом расход воздуха Gвт через сопловой аппарат турбины определяют математической обработкой замеренных в процессе испытания двигателя величин расхода топлива, температуры и давления воздуха перед и за компрессором, числа оборотов ротора компрессора, расход воздуха Gвк на входе в компрессор определяют по характеристике компрессора, связывающей расход воздуха, число оборотов и степень повышения давления, с учетом степени повышения давления компрессора и приведенных оборотов компрессора, вычисленных по замеренным в результате испытаний двигателя параметрам, а расход Gву воздуха на утечки и на охлаждение турбины определяют по разности между расходом воздуха Gвк на входе в компрессор и расходом воздуха Gвт через сопловой аппарат турбины. A method for monitoring leaks and air flow for cooling a turbine in a double-circuit gas turbine engine, including determining air flow rate Gvk at the compressor inlet, air flow rate Gw through a turbine nozzle and air flow rate Gvu for leakage and cooling a turbine, while air flow rate Gw through a nozzle apparatus turbines are determined by mathematical processing of the values of fuel consumption measured during the engine test, temperature and air pressure in front of and behind the compressor, compressor rotor speed, flow rate air Gvk at the inlet to the compressor is determined by the characteristics of the compressor, connecting the air flow rate, the number of revolutions and the degree of increase in pressure, taking into account the degree of increase in compressor pressure and reduced compressor revolutions calculated from the parameters measured as a result of engine tests, and the air flow rate Gvu for leakage and turbine cooling is determined by the difference between the air flow rate Gвк at the compressor inlet and the air flow rate Гвт through the nozzle apparatus of the turbine.
RU2008150163/06A 2008-12-19 2008-12-19 Control method of air leakages and flow for turbine cooling in double-flow gas turbine engine RU2389891C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008150163/06A RU2389891C1 (en) 2008-12-19 2008-12-19 Control method of air leakages and flow for turbine cooling in double-flow gas turbine engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008150163/06A RU2389891C1 (en) 2008-12-19 2008-12-19 Control method of air leakages and flow for turbine cooling in double-flow gas turbine engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2389891C1 true RU2389891C1 (en) 2010-05-20

Family

ID=42676174

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008150163/06A RU2389891C1 (en) 2008-12-19 2008-12-19 Control method of air leakages and flow for turbine cooling in double-flow gas turbine engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2389891C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2586792C1 (en) * 2015-03-03 2016-06-10 Акционерное общество "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (АО "НПЦ газотурбостроения "Салют") Method of determining coefficient of gas flow through nozzle assembly of turbine bypass gas turbine engine
RU2614241C2 (en) * 2012-01-06 2017-03-24 Дженерал Электрик Компани Method and system for determining refrigerant cooling flow parameter
CN114462253A (en) * 2022-03-14 2022-05-10 西安热工研究院有限公司 Method for analyzing efficiency parameters of key components of heavy-duty gas turbine

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЖИРИЦКИЙ В.И. и др. Газовые турбины двигателей летательных аппаратов. - М.: Машиностроение, 1971, с.178-182, 336-342. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2614241C2 (en) * 2012-01-06 2017-03-24 Дженерал Электрик Компани Method and system for determining refrigerant cooling flow parameter
RU2586792C1 (en) * 2015-03-03 2016-06-10 Акционерное общество "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (АО "НПЦ газотурбостроения "Салют") Method of determining coefficient of gas flow through nozzle assembly of turbine bypass gas turbine engine
CN114462253A (en) * 2022-03-14 2022-05-10 西安热工研究院有限公司 Method for analyzing efficiency parameters of key components of heavy-duty gas turbine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112067304B (en) Method for measuring inlet flow of compressor in engine whole machine test
EP3584557B1 (en) System and method for estimating an air mass flow of air flowing in a bypass duct of a gas turbine engine
EP1930568B1 (en) Method and system for monitoring process states of an internal combustion engine
CN105510037A (en) High altitude test system and method for aircraft engine oil system
CN103775139A (en) Gap control system and method for turbine engine
US11242766B2 (en) Method and device for measuring the flow rate of cooling air in a turbomachine casing
CN110206596B (en) Method for measuring air inflow of aero-engine and gas turbine
CN110671219B (en) Method and system for controlling air-fuel ratio of gas engine
CN110043370B (en) Air flow measuring method of turbofan engine core machine
RU2389891C1 (en) Control method of air leakages and flow for turbine cooling in double-flow gas turbine engine
CN110532681A (en) Combustion engine method for detecting abnormality based on NARX network-box traction substation and normal schema extraction
Marelli et al. Heat transfer effects on performance map of a turbocharger compressor for automotive application
RU2649715C1 (en) Method of aviation bypass turbojet engine with flows mixing in-flight diagnostics
CN113361040A (en) Method for evaluating outlet temperature of combustion chamber under engine complete machine condition
Prahst et al. Experimental results of the first two stages of an advanced transonic core compressor under isolated and multi-stage conditions
RU2476915C2 (en) Method of diagnosing two-stage turbojet with flow mixing
RU2596413C1 (en) Method of determining thrust in flight of bypass turbojet engine with mixing of flows
RU2665142C1 (en) Method of flight diagnostics of units of turbofan engine with flow mixing
RU2403548C1 (en) Method to control gas turbine plant state
CN104596757B (en) Variable geometry turbine supercharger nozzle ring flow calibration method and experimental rig
RU2640972C1 (en) Method for diagnostics of technical state of the two-circuit gas turbine engine during operation
CN103994864B (en) Diesel engine cylinder air leakage detection method based on high rotation speed differential pressure
RU2527850C1 (en) Method of control over gas turbine engine compressor actuators
RU2792508C1 (en) Method for determining the air flow through the internal and external circuits of a bypass turbojet engine
Monge-Concepción et al. Evaluating the effect of vane trailing edge flow on turbine rim sealing

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20170116

PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20190801