RU2613758C2 - Способ защиты двухконтурного турбореактивного двигателя от помпажа при эксплуатации - Google Patents

Способ защиты двухконтурного турбореактивного двигателя от помпажа при эксплуатации Download PDF

Info

Publication number
RU2613758C2
RU2613758C2 RU2015134069A RU2015134069A RU2613758C2 RU 2613758 C2 RU2613758 C2 RU 2613758C2 RU 2015134069 A RU2015134069 A RU 2015134069A RU 2015134069 A RU2015134069 A RU 2015134069A RU 2613758 C2 RU2613758 C2 RU 2613758C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pressure
engine
compressor
during operation
measuring
Prior art date
Application number
RU2015134069A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2015134069A (ru
Inventor
Юрий Николаевич Балабан
Виктор Викторович Куприк
Иван Александрович Хотеенков
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО"
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 Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" filed Critical Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО"
Priority to RU2015134069A priority Critical patent/RU2613758C2/ru
Publication of RU2015134069A publication Critical patent/RU2015134069A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2613758C2 publication Critical patent/RU2613758C2/ru

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/26Control of fuel supply
    • F02C9/46Emergency fuel control

Landscapes

  • Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области эксплуатации газотурбинных двигателей, в частности к двигателям, применяемым в качестве привода газоперекачивающих агрегатов и энергоустановок. Периодически в каждый промежуток времени 0,01…0,1 с измеряют давление за компрессором высокого давления Рк и при отклонении величины давления более 1-100% относительно измерения, предшествовавшего текущим значениям, при постоянном значении n1, производят остановку двигателя. С момента начала падения давления за компрессором Рк предпочтительно давление измеряют в каждый промежуток времени, равный 0,02…0,05 с. Реализация изобретения позволяет предотвратить развитие помпажа двигателя, вызванного различными причинами (неправильная эксплуатация, повреждение рабочих лопаток и т.д.) при эксплуатации газотурбинного двигателя в наземной установке. Позволяет снизить затраты на восстановительный ремонт двигателей путем своевременной остановки и тем самым предотвращения развития разрушений в газовоздушном тракте и системах двигателя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к области эксплуатации газотурбинных двигателей, в частности к двигателям, применяемым в качестве привода газоперекачивающих агрегатов и энергоустановок.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является известный способ защиты двухконтурного турбореактивного двигателя при эксплуатации, в частности, от помпажа, включающий измерение исходных частот вращения ротора низкого давления n1 и ротора высокого давления n2 в начале эксплуатации, измерение давления и температуры газа на турбине, периодическое измерение частоты вращения роторов в процессе эксплуатации двигателя и остановку двигателя в зависимости от предельных отклонений давления и температуры на турбине от их предшествующих значений.
/RU №2168163, МПК7 G01M 15/00, опубл. 27.05.2001 г.)/
Однако этот способ не позволяет своевременно определить начало возникновения помпажа, что в условиях эксплуатации газотурбинного двигателя приводит к существенным разрушениям газовоздушного тракта двигателя.
Задачей изобретения является разработка способа эффективной защиты двигателя при работе от возникновения помпажа, включающего принятие превентивных мер по остановке газотурбинного двигателя до развития помпажа.
Ожидаемый технический результат - снижение повреждений и продление сроков эксплуатации двигателя путем эксплуатационных ограничений параметров на максимальном режиме работы.
Технический результат достигается тем, что в известном способе защиты двухконтурного турбореактивного двигателя при эксплуатации, в частности, от помпажа, включающем измерение исходных частот вращения ротора низкого давления n1 и ротора высокого давления n2 в начале эксплуатации, измерение давления и температуры на турбине, периодическое измерение частоты вращения роторов в процессе эксплуатации двигателя и остановку двигателя в зависимости от предельных отклонений давления и температуры на турбине от их предшествующих значений, согласно изобретению дополнительно периодически в каждый промежуток времени 0,01…0,1 с измеряют давление за компрессором высокого давления Рк и при отклонении величины давления более 1-100% относительно измерения, предшествовавшего текущим значениям, при постоянном значении n1, производят остановку двигателя. В соответствии с предложением с момента начала падения давления за компрессором Рк предпочтительно давление измеряют в каждый промежуток времени, равный 0,02…0,05 с.
При эксплуатации турбореактивных двигателей при определенных условиях наблюдается срывной режим их работы, то есть нарушение газодинамической устойчивости работы, сопровождающейся хлопками, резким падением мощности и вибрацией, которая способна разрушить двигатель. Воздушный поток, обтекающий лопатки рабочего колеса, резко меняет направление, и внутри турбины возникают турбулентные завихрения, а давление на входе компрессора становится равным или большим, чем на его выходе (помпаж).
Помпаж может вызываться отклонениями в работе двигателя от расчетных режимов, в частности: разрушением и отрывом лопаток рабочего колеса (например, из-за старости), попаданием в двигатель постороннего предмета (снега, механического твердого фрагмента), сильным боковым ветром при запуске, низким давлением окружающего воздуха (в жаркую погоду в горах) и другими.
Работа двигателя в режиме помпажа быстро приводит к его разрушению из-за недопустимого повышения температуры газов перед турбиной и потери прочности ее лопаток, поэтому при его возникновении двигатель должен быть переведен в режим «малый газ» (на котором помпаж исчезнет сам собой) или отключен. Рост температуры газов может достигать нескольких сот градусов в секунду, и время принятия решения персоналом ограничено. На современных двигателях предусмотрена противопомпажная автоматика, обеспечивающая автоматическое, без участия персонала устранение помпажа путем обнаружения помпажных явлений через измерение давления и пульсаций давления на разных участках газовоздушного тракта и кратковременного (на доли секунды) снижения или прерывания подачи топлива, открытия перепускных заслонок и клапанов, включения аппаратуры зажигания двигателя, восстановления подачи топлива и восстановления режима работы двигателя.
В изобретении предлагается дополнительно периодически в каждый, определенный экспериментально, промежуток времени в интервале 0,01…0,1 с измерять давление за компрессором высокого давления Рк. Если при измерении давления отклонения относительно его текущих значений превысят величину более 1% (100%), то это указывает на начало возникновения помпажа, что позволяет оперативно принять решение и отключить двигатель при наступлении значимых помпажных явлений (например, сверхнормативные вибрации и другие.) Если отклонение давления достигнет 100% от предыдущего текущего измерения, то наблюдается механическое разрушение двигателя. При значениях промежутков времени <0,01 с наблюдаются затруднения опроса первичных преобразователей измерения давления, а при значениях промежутков времени >0,1 с наступают значимые помпажные явления. Для наиболее точного определения момента наступления значимых помпажных явлений, в соответствии с предложением, с момента начала падения давления за компрессором Рк предусмотрена возможность измерения давления в каждый промежуток времени, равный 0,02…0,05 с, ограниченный частотой и являющийся наиболее информативным.
На чертеже показан газотурбинный двигатель, установленный в газоперекачивающем агрегате или энергоустановке с подключенной системой управления, реализующей предлагаемый способ.
Газотурбинный двигатель 1 включает в себя: компрессор 2 (включающий в себя компрессор низкого и высокого давления), турбину 3 (включающую в себя турбину низкого и высокого давления), свободную (силовую) турбину 4. Для реализации предложенного способа производится контроль изменения давления за компрессором Рк относительно исходной величины.
Пример
Перед началом эксплуатации газотурбинного двигателя 1 проводят измерение его базовых (исходных) характеристик, включающее в себя определение исходного давления Рк за компрессором 2. В процессе эксплуатации проводится постоянный контроль давления Рк и сравнение его величины с предшествующими измеренными значениями. При снижении давления Рк за компрессором 2 на величину более 1% относительно предшествующих текущих значений за промежуток времени менее 0,1 с при отсутствии управляющего сигнала на изменение режима работы двигателя производят останов двигателя.
Реализация изобретения позволяет предотвратить развитие помпажа двигателя, вызванного различными причинами (неправильная эксплуатация, повреждение рабочих лопаток и т.д.) при эксплуатации газотурбинного двигателя в наземной установке. Позволяет снизить затраты на восстановительный ремонт двигателей путем своевременной остановки и тем самым предотвращения развития разрушений в газовоздушном тракте и системах двигателя.

Claims (2)

1. Способ защиты двухконтурного турбореактивного двигателя от помпажа при эксплуатации, включающий измерение исходных частот вращения ротора низкого давления n1 и ротора высокого давления n2 в начале эксплуатации, измерение давления и температуры на турбине, периодическое измерение частоты вращения роторов в процессе эксплуатации двигателя и остановку двигателя в зависимости от предельных отклонений давления и температуры на турбине от их предшествующих значений, отличающийся тем, что дополнительно периодически в каждый промежуток времени 0,01…0,1 с измеряют давление за компрессором высокого давления Рк и при отклонении величины давления более 1-100% относительно измерения, предшествовавшего текущим значениям, при постоянном значении n1, производят остановку двигателя.
2. Способ защиты двухконтурного турбореактивного двигателя по п. 1, отличающийся тем, что с момента начала падения давления за компрессором Рк давление измеряют в каждый промежуток времени, равный 0,02…0,05 с, ограниченный частотой опроса первичных преобразователей измерения давления.
RU2015134069A 2015-08-14 2015-08-14 Способ защиты двухконтурного турбореактивного двигателя от помпажа при эксплуатации RU2613758C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015134069A RU2613758C2 (ru) 2015-08-14 2015-08-14 Способ защиты двухконтурного турбореактивного двигателя от помпажа при эксплуатации

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015134069A RU2613758C2 (ru) 2015-08-14 2015-08-14 Способ защиты двухконтурного турбореактивного двигателя от помпажа при эксплуатации

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015134069A RU2015134069A (ru) 2017-02-16
RU2613758C2 true RU2613758C2 (ru) 2017-03-21

Family

ID=58453337

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015134069A RU2613758C2 (ru) 2015-08-14 2015-08-14 Способ защиты двухконтурного турбореактивного двигателя от помпажа при эксплуатации

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2613758C2 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0500195A2 (en) * 1988-10-26 1992-08-26 Compressor Controls Corporation Method and apparatus for preventing surge in a dynamic compressor
RU2168163C1 (ru) * 1999-12-16 2001-05-27 Открытое акционерное общество "А.Люлька-Сатурн" Способ эксплуатации двухконтурного турбореактивного двигателя по его техническому состоянию
RU2329403C2 (ru) * 2006-08-11 2008-07-20 Открытое акционерное общество "СТАР" Способ защиты газотурбинного двигателя от помпажа
RU2351807C2 (ru) * 2007-03-01 2009-04-10 Открытое акционерное общество "СТАР" Способ защиты газотурбинного двигателя от помпажа
WO2010118976A1 (de) * 2009-04-16 2010-10-21 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum betrieb mehrerer maschinen
RU2472974C2 (ru) * 2011-01-11 2013-01-20 Открытое акционерное общество "СТАР" Способ защиты газотурбинного двигателя

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0500195A2 (en) * 1988-10-26 1992-08-26 Compressor Controls Corporation Method and apparatus for preventing surge in a dynamic compressor
RU2168163C1 (ru) * 1999-12-16 2001-05-27 Открытое акционерное общество "А.Люлька-Сатурн" Способ эксплуатации двухконтурного турбореактивного двигателя по его техническому состоянию
RU2329403C2 (ru) * 2006-08-11 2008-07-20 Открытое акционерное общество "СТАР" Способ защиты газотурбинного двигателя от помпажа
RU2351807C2 (ru) * 2007-03-01 2009-04-10 Открытое акционерное общество "СТАР" Способ защиты газотурбинного двигателя от помпажа
WO2010118976A1 (de) * 2009-04-16 2010-10-21 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum betrieb mehrerer maschinen
RU2472974C2 (ru) * 2011-01-11 2013-01-20 Открытое акционерное общество "СТАР" Способ защиты газотурбинного двигателя

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015134069A (ru) 2017-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9650909B2 (en) Multi-stage compressor fault detection and protection
TWI625273B (zh) 飛機輔助動力單元〈apu〉渦輪葉片斷裂與轉軸卡阻故障的監控方法和裝置
US9776727B2 (en) Method of controlling a cooling system
JP2011027106A (ja) ガスタービンエンジンの制御のための方法
EP2884074A1 (en) System and method of controlling a two-shaft gas turbine
JP2015098788A5 (ru)
JP6005181B2 (ja) 圧縮機におけるポンプサージングの防止方法
EP2840238B1 (en) Operation of a gas turbine power plant with carbon dioxide separation
US10071820B2 (en) Inclement weather detection for aircraft engines
RU2613758C2 (ru) Способ защиты двухконтурного турбореактивного двигателя от помпажа при эксплуатации
JP2016512864A (ja) ガスタービンおよびガスタービンを作動させる方法
RU2578012C1 (ru) Способ определения погасания камеры сгорания газотурбинного двигателя
RU2493391C1 (ru) Способ отладки газотурбинного двигателя после восстановительного ремонта при стендовых испытаниях
CN114207288B (zh) 用于辅助动力单元所装备的充气压缩机的防喘振调节
RU2295654C1 (ru) Способ защиты газотурбинного двигателя и устройство для его осуществления (варианты)
US9835162B2 (en) Device and method for reliably operating a compressor at the surge limit
RU2403548C1 (ru) Способ контроля технического состояния газотурбинной установки
RU2612663C9 (ru) Способ эксплуатации газотурбинного двигателя
EP2466096A1 (en) Plant for the production of electric power and method for operating said plant
RU2316665C1 (ru) Способ защиты газотурбинной установки от раскрутки силовой турбины
RU2705023C1 (ru) Способ эксплуатации газотурбинного двигателя
RU2488086C2 (ru) Способ и устройство для определения характеристик и границы устойчивой работы компрессора в составе гтд
RU2747542C1 (ru) Способ защиты газотурбинного двигателя от помпажа
RU2784762C1 (ru) Способ снижения уровня вибрации газотурбинного двигателя летательного аппарата
RU2747113C1 (ru) Способ защиты газотурбинного двигателя с трехкаскадным газогенератором от помпажа с последующим разрушением газовоздушного тракта

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner