RU2513054C1 - Gas turbine engine health variation estimation and fault-finding in operation - Google Patents
Gas turbine engine health variation estimation and fault-finding in operation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2513054C1 RU2513054C1 RU2013116517/06A RU2013116517A RU2513054C1 RU 2513054 C1 RU2513054 C1 RU 2513054C1 RU 2013116517/06 A RU2013116517/06 A RU 2013116517/06A RU 2013116517 A RU2013116517 A RU 2013116517A RU 2513054 C1 RU2513054 C1 RU 2513054C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- maximum
- temperature
- engine
- thermocouples
- technical condition
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Turbines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области испытаний и эксплуатации газотурбинных двигателей, в частности двухконтурных, а именно, к контролю технического состояния во время их испытаний и эксплуатации для принятия решения по их обслуживанию и дальнейшей эксплуатации.The invention relates to the field of testing and operation of gas turbine engines, in particular double-circuit ones, namely, to monitoring the technical condition during their testing and operation to make a decision on their maintenance and further operation.
Из известных способов, наиболее близким к предложенному является способ оценки изменений технического состояния газотурбинного двигателя и определение мест и причин неисправностей в процессе эксплуатации, включающий измерение параметров, характеризующих среду и условия работы двигателя, фиксирование исходных значений параметров в начале эксплуатации, измерение текущих значений параметров во время эксплуатации и оценку технического состояния, установление причин его изменений по предельному допустимому отклонению при сравнении измеренных текущих параметров двигателя и исходных значений /RU №2168163 МПК7 G01M 15/00. Опубликовано: 27.05.2001/.Of the known methods, the closest to the proposed one is a method for assessing changes in the technical condition of a gas turbine engine and determining places and causes of malfunctions during operation, including measuring parameters characterizing the environment and operating conditions of the engine, fixing the initial values of the parameters at the beginning of operation, measuring current values of parameters during operating time and assessment of the technical condition, establishing the reasons for its changes in the maximum permissible deviation when comparing and Merenii current engine parameters and baseline / RU №2168163 IPC7 G01M 15/00. Published: May 27, 2001 /.
Недостатком известного способа является то, что он вследствие использования усредненных параметров, характеризующих среду и условия работы двигателя, дает лишь обобщенную оценку изменений, происходящих в узлах двигателя в процессе эксплуатации, и недостаточно точно выявляет конкретную причину или узел, который стал причиной ухудшения технического состояния двигателя, что приводит к несвоевременной запоздалой или, наоборот, преждевременной остановке двигателя.The disadvantage of this method is that due to the use of averaged parameters characterizing the environment and operating conditions of the engine, it provides only a generalized estimate of the changes occurring in the engine components during operation, and does not accurately identify the specific cause or assembly that caused the deterioration of the technical condition of the engine , which leads to untimely delayed or, conversely, premature engine shutdown.
Задача изобретения - наиболее точно в процессе эксплуатации определить необходимость в техническом обслуживании двигателя и определить причины, приведшие к ухудшению параметров двигателя и необходимость в остановке эксплуатации.The objective of the invention is most accurately in the process of operation to determine the need for maintenance of the engine and determine the causes that led to the deterioration of the engine parameters and the need to stop operation.
Ожидаемый технический результат - определение мест засорения, износа, повреждения проточной части газовоздушного тракта, для поддержания требуемого режимного состояния и эксплуатационных характеристик и повышение эксплуатационной экономичности газотурбинного двигателя.The expected technical result is the determination of the places of clogging, wear, damage to the flow path of the gas-air duct, in order to maintain the required operating condition and operational characteristics and increase the operational efficiency of the gas turbine engine.
Технический результат достигается тем, что в известном способе оценки изменения технического состояния газотурбинного двигателя и установления причин неисправностей в процессе эксплуатации, включающем измерение параметров, характеризующих среду и условия работы двигателя, фиксирование исходных значений параметров в начале эксплуатации, измерение текущих значений параметров во время эксплуатации, оценку технического состояния и установление причин изменений по предельно допустимому отклонению при сравнении измеренных текущих параметров двигателя и исходных значений, по предложению, в качестве дополнительного параметра для оценки изменений технического состояния двигателя выбирают полную температуру газа за турбиной низкого давления
Оценку технического состояния производят при значениях разности температур
Предложенный метод определения мест засорения и износа материальной части двигателя (например, прогаров лопаток сопловых аппаратов) основан на определении изменения поля температур за турбиной. Для определения поля температур устанавливают за турбиной по периметру термопары в количестве, необходимом для определения наиболее полной картины о поле температур. При этом пользуются условием, что суммарная площадь установленных термопар не должна превышать более трех процентов от площади проточной части силовой установки.The proposed method for determining the places of clogging and wear of the material part of the engine (for example, burnout blades of nozzle apparatuses) is based on determining the change in the temperature field behind the turbine. To determine the temperature field, they are installed behind the turbine along the perimeter of the thermocouple in the amount necessary to determine the most complete picture of the temperature field. They use the condition that the total area of installed thermocouples should not exceed more than three percent of the area of the flow part of the power plant.
При использовании метода используются такие показатели, как среднее значение показаний термопар
Предельные отклонения определяют расчетно-статистическим методом, то есть в процессе эксплуатации фиксируются показания термопар и проводятся осмотры узлов двигателя, а при обнаружении в результате осмотра повреждений материальной части двигателя проводят анализ показаний термопар, вследствие которого по набору статистики назначают предельное отклонение для диагностических признаков
Предлагаемый способ оценки изменений технического состояния газотурбинного двигателя и установление причин изменений в процессе эксплуатации предусматривает следующий прядок действий.The proposed method for assessing changes in the technical condition of a gas turbine engine and establishing the causes of changes during operation involves the following procedure.
При проведении приемосдаточных испытаний перед поставкой двигателя заказчику измеряют температуру газа термопарами как минимум в восьми точках, распределенных равномерно по окружности при постоянном значении приведенных оборотов ротора n1пр, и получают исходные (базовые) значения
В процессе эксплуатации осуществляют контроль изменения показаний термопар.During operation, control the change in thermocouple readings.
1. Выход за предельно-допустимые значения параметра
2. Выход за предельно-допустимые значения параметра
3. Выход за предельно допустимые значения показаний каждой термопары Т4* баз позволяет определить сектор, где произошло засорение форсунки основной камеры сгорания либо прогар соплового блока.3. Exceeding the maximum permissible values of the readings of each thermocouple T 4 * bases allows you to determine the sector where the nozzle of the main combustion chamber is clogged or burnout of the nozzle block.
При выходе за границы предельно допустимых значений параметров, по меньшей мере, одного из трех, прекращают эксплуатацию и проводят осмотры двигателя. По результатам осмотров принимают решение о проведении ремонтных работ.When the maximum permissible parameter values of at least one of the three go beyond the boundaries, they stop operation and conduct engine inspections. Based on the results of inspections, they decide to carry out repairs.
На чертеже приведена схема размещения термопар.The drawing shows the layout of thermocouples.
Пример. Перед поставкой двигателя заказчику проводят измерение температуры газа за турбиной при постоянном приведенном значении частот вращения ротора n1пр=95%, при этом термопары располагают в соответствии с приведенной схемой размещения термопар. Термопары измеряют температуру в отдельных секторах двигателя и сигнализируют о состоянии узлов двигателя в секторах.Example. Before the engine is delivered to the customer, the gas temperature is measured behind the turbine at a constant reduced value of the rotor speed n 1pr = 95%, while the thermocouples are placed in accordance with the above layout of the thermocouples. Thermocouples measure the temperature in individual sectors of the engine and signal the state of the engine components in the sectors.
В результате измерений получены следующие температуры:As a result of the measurements, the following temperatures were obtained:
T* 41=702°C; T* 42=709°C; T* 43=705°C; T* 44=710°C; T* 45=710°C; T* 46=700°C; T* 47=690°C; T* 48=730°C.T * 41 = 702 ° C; T * 42 = 709 ° C; T * 43 = 705 ° C; T * 44 = 710 ° C; T * 45 = 710 ° C; T * 46 = 700 ° C; T * 47 = 690 ° C; T * 48 = 730 ° C.
Определяли среднюю
По результатам измерений получена максимальная температура =730°C, которую зафиксировали на термопарах T* 45 и T* 48, и получена минимальная температура
Определяют разность между максимальной и минимальной температурами:The difference between the maximum and minimum temperatures is determined:
Поскольку данные температуры установлены на новом двигателе перед поставкой заказчику, то значения температур определяются конструктивными особенностями и на них не влияют возможные неисправности узлов. Значение
Для данной комплектации двигателя назначили предельно допустимое значение средней температуры
После установления исходных (базовых) значений температуры, проводят измерения температуры газа за турбиной в процессе эксплуатации двигателя на том же значении частоты вращения, что и в начале эксплуатации.After establishing the initial (base) temperature values, the gas temperature is measured behind the turbine during engine operation at the same speed value as at the beginning of operation.
Данные о сравнительных испытаниях приведены в таблицах 1-3.Data on comparative tests are given in tables 1-3.
Анализ показывает, что при проведении первого контрольного измерения измеренные параметры не превышают предельно допустимые значения температуры, указанные в таблице 1, эксплуатация двигателя продолжается.The analysis shows that during the first control measurement, the measured parameters do not exceed the maximum permissible temperature values indicated in table 1, the operation of the engine continues.
При проведении анализа второго контрольного измерения (таблица 3) отмечается превышение предельно допустимой разности между максимальной и минимальной температурой, причем произошло как увеличение температуры газа в секторе термопары №T45, так и снижение температуры в секторе установки термопары №T47, при этом предельно допустимая средняя температура осталась в пределах допуска. Такое изменение предельно допустимого значения сигнализирует о том, что необходимо произвести останов эксплуатации и выполнить осмотр в секторах установки вышеуказанных термопар. Причем в секторе установки термопары №T45, где произошло увеличение температуры газа, которое свидетельствует о возможном прогаре соплового аппарата турбины, необходимо выполнить более тщательный осмотр. В секторе установки термопары №T47 необходимо выполнить осмотр форсунок основной камеры сгорания на предмет их засорения, коксования. По результатам осмотров определяют степень повреждения, либо засорения материальной части и принимаем решение о продолжении эксплуатации, либо ремонте двигателя.When analyzing the second control measurement (table 3), the maximum permissible difference between the maximum and minimum temperatures is exceeded, both an increase in the gas temperature in the thermocouple sector No. T 45 and a decrease in temperature in the thermocouple installation sector No. T 47 , while the maximum permissible average temperature remained within tolerance. Such a change in the maximum permissible value indicates that it is necessary to shut down the operation and perform an inspection in the installation sectors of the above thermocouples. Moreover, in the installation sector of thermocouple No. T 45 , where there was an increase in gas temperature, which indicates a possible burnout of the turbine nozzle apparatus, a more thorough inspection is necessary. In the installation sector of thermocouple No. T 47, it is necessary to inspect the nozzles of the main combustion chamber for clogging, coking. Based on the results of inspections, the degree of damage or clogging of the material part is determined and a decision is made to continue operation or to repair the engine.
Из рассмотрения данных, полученных при третьем контрольном измерении (таблица 3), отмечается превышение предельно допустимого среднего значения температуры газа, при этом предельно допустимая разность между максимальной и минимальной температурой газа осталась в пределах допуска. Такое изменение предельно допустимых значений сигнализирует о вероятном загрязнении проточной части двигателя. В этом случае необходимо провести осмотр проточной части и выполнить промывку газовоздушного тракта двигателя для восстановления параметров с последующим продолжением эксплуатации.From consideration of the data obtained during the third control measurement (table 3), the maximum permissible average gas temperature is exceeded, while the maximum permissible difference between the maximum and minimum gas temperatures remains within the tolerance. Such a change in the maximum permissible values indicates a probable contamination of the engine flow passage. In this case, it is necessary to inspect the flow part and flush the gas-air path of the engine to restore the parameters with subsequent continued operation.
При анализе результатов четвертого контрольного измерения, отмечается комплексное превышение предельно допустимых значений, установленных в начале эксплуатации, что указывает на загрязнение проточной части, так и возможных разрушениях сопловых аппаратов в секторе установки термопары №T43, так и о засорении форсунок основной камеры сгорания в секторе установки термопары №T48. Необходимо срочно остановить эксплуатацию и выполнить осмотр проточной части двигателя.When analyzing the results of the fourth control measurement, a complex excess of the maximum permissible values established at the beginning of operation is noted, which indicates a contamination of the flow part, and possible destruction of nozzle devices in the installation sector of thermocouple No. T 43 , and also about the clogging of the nozzles of the main combustion chamber in the sector Thermocouple installations No. T 48 . It is urgent to stop operation and carry out an inspection of the engine duct.
Пример приведен как частный случай. При использовании метода нужно аналогичным способом выполнять контроль остальных показателей диагностики, указанных в изобретении. При выходе хотя бы одного из показателей производится останов двигателя с последующими осмотрами в зонах отклонения и принятием решения по результатам осмотра.An example is given as a special case. When using the method, it is necessary in a similar way to monitor the remaining diagnostic indicators specified in the invention. When at least one of the indicators exits, the engine is shut down with subsequent inspections in the deviation zones and decision-making based on the inspection results.
Применение изобретения позволяет повысить точность определения мест засорения, износа, повреждения проточной части газовоздушного тракта, повысить надежность поддержания требуемого режимного состояния и эксплуатационных характеристик, повысить эксплуатационную экономичность газотурбинного двигателя.The use of the invention allows to increase the accuracy of determining the places of clogging, wear, damage to the flow part of the gas-air duct, to increase the reliability of maintaining the required operating condition and operational characteristics, to increase the operational efficiency of a gas turbine engine.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013116517/06A RU2513054C1 (en) | 2013-04-11 | 2013-04-11 | Gas turbine engine health variation estimation and fault-finding in operation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013116517/06A RU2513054C1 (en) | 2013-04-11 | 2013-04-11 | Gas turbine engine health variation estimation and fault-finding in operation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2513054C1 true RU2513054C1 (en) | 2014-04-20 |
Family
ID=50480611
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013116517/06A RU2513054C1 (en) | 2013-04-11 | 2013-04-11 | Gas turbine engine health variation estimation and fault-finding in operation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2513054C1 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2616329C1 (en) * | 2016-03-09 | 2017-04-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Method of estimating technical condition of equipment |
RU2640972C1 (en) * | 2017-03-14 | 2018-01-12 | Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Method for diagnostics of technical state of the two-circuit gas turbine engine during operation |
RU2706523C1 (en) * | 2019-01-16 | 2019-11-19 | Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Monitoring method of gas turbine engine technical state during its operation |
RU2745820C1 (en) * | 2020-06-05 | 2021-04-01 | Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Diagnostic method for technical state of gas turbine engine |
RU2754476C1 (en) * | 2020-03-23 | 2021-09-02 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Method for vibrational diagnostics of technical condition of gas turbine engines in resource-conserving modes using invariant theory |
RU2774563C1 (en) * | 2021-07-02 | 2022-06-21 | Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Method for operation of a gas turbine installation |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2168163C1 (en) * | 1999-12-16 | 2001-05-27 | Открытое акционерное общество "А.Люлька-Сатурн" | Method of operation of turbofan engine by its technical condition |
RU2249119C2 (en) * | 2003-04-09 | 2005-03-27 | Открытое акционерное общество "Техприбор" | Aircraft engine monitoring method |
US7020595B1 (en) * | 1999-11-26 | 2006-03-28 | General Electric Company | Methods and apparatus for model based diagnostics |
EP1619489B1 (en) * | 2004-07-19 | 2008-03-19 | Techspace Aero | Test equipment for the development of an aircraft gas turbine engine |
RU2389998C1 (en) * | 2008-11-13 | 2010-05-20 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Method to estimate aircraft gas turbine engine state |
RU2406990C1 (en) * | 2009-03-26 | 2010-12-20 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Procedure for operating gas turbine installation |
-
2013
- 2013-04-11 RU RU2013116517/06A patent/RU2513054C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7020595B1 (en) * | 1999-11-26 | 2006-03-28 | General Electric Company | Methods and apparatus for model based diagnostics |
RU2168163C1 (en) * | 1999-12-16 | 2001-05-27 | Открытое акционерное общество "А.Люлька-Сатурн" | Method of operation of turbofan engine by its technical condition |
RU2249119C2 (en) * | 2003-04-09 | 2005-03-27 | Открытое акционерное общество "Техприбор" | Aircraft engine monitoring method |
EP1619489B1 (en) * | 2004-07-19 | 2008-03-19 | Techspace Aero | Test equipment for the development of an aircraft gas turbine engine |
RU2389998C1 (en) * | 2008-11-13 | 2010-05-20 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Method to estimate aircraft gas turbine engine state |
RU2406990C1 (en) * | 2009-03-26 | 2010-12-20 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Procedure for operating gas turbine installation |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2616329C1 (en) * | 2016-03-09 | 2017-04-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Method of estimating technical condition of equipment |
RU2640972C1 (en) * | 2017-03-14 | 2018-01-12 | Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Method for diagnostics of technical state of the two-circuit gas turbine engine during operation |
RU2706523C1 (en) * | 2019-01-16 | 2019-11-19 | Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Monitoring method of gas turbine engine technical state during its operation |
RU2754476C1 (en) * | 2020-03-23 | 2021-09-02 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Method for vibrational diagnostics of technical condition of gas turbine engines in resource-conserving modes using invariant theory |
RU2745820C1 (en) * | 2020-06-05 | 2021-04-01 | Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Diagnostic method for technical state of gas turbine engine |
RU2774729C2 (en) * | 2020-12-04 | 2022-06-22 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Method for assessment of technical condition of shipboard diesel engines under operating conditions |
RU2774563C1 (en) * | 2021-07-02 | 2022-06-21 | Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Method for operation of a gas turbine installation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2513054C1 (en) | Gas turbine engine health variation estimation and fault-finding in operation | |
CA2843218C (en) | Gas turbine life prediction and optimization device and method | |
US9650909B2 (en) | Multi-stage compressor fault detection and protection | |
US7762153B2 (en) | Method and systems for measuring blade deformation in turbines | |
US20150025814A1 (en) | Method and system for real time dry low nitrogen oxide (dln) and diffusion combustion monitoring | |
EP2469041A1 (en) | Method of detecting a predetermined condition in a gas turbine and failure detection system for a gas turbine | |
EP1445450A1 (en) | Method and apparatus for monitoring the performance of a gas turbine system | |
RU2406990C1 (en) | Procedure for operating gas turbine installation | |
US11434833B2 (en) | Methods and systems for detection of control sensor override | |
JP2004132245A (en) | Method and device for inspecting and diagnosing turbine | |
BR112015000292B1 (en) | method to detect degradation of a turbomachinery | |
RU2536759C1 (en) | Technical diagnosis method for gas turbine plant | |
KR102077865B1 (en) | Method for evaluating age effect of low pressure turbine | |
KR20190047728A (en) | Method for detecting damage during operation of a gas turbine | |
KR20200137295A (en) | Apparatus for detecting combustor instability and method thereof | |
JP5164928B2 (en) | Gas turbine abnormality diagnosis device | |
RU2522275C2 (en) | Method for determining technical state of power plants | |
RU2706523C1 (en) | Monitoring method of gas turbine engine technical state during its operation | |
KR102224983B1 (en) | Inspecting and Diagnosing Device For Gas Turbin Combustor | |
JP2017504753A (en) | Method of analyzing measurement error of operation parameter of gas turbine and control device | |
CN110766246B (en) | Detection method and device | |
RU2446386C1 (en) | Method of gas turbine engine compressor parametric diagnostics | |
RU103575U1 (en) | SYSTEM OF PARAMETRIC DIAGNOSTICS OF THE COMPRESSOR OF A GAS TURBINE ENGINE | |
Lipperheide et al. | Impact of Gas Turbine Cyclic Operation on Engine Aging-An Investigation of the GT24/GT26 Fleet | |
JP2004019566A (en) | Monitoring device of gas turbine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |