RU2640972C1 - Способ диагностики технического состояния двухконтурного газотурбинного двигателя при эксплуатации - Google Patents

Способ диагностики технического состояния двухконтурного газотурбинного двигателя при эксплуатации Download PDF

Info

Publication number
RU2640972C1
RU2640972C1 RU2017108349A RU2017108349A RU2640972C1 RU 2640972 C1 RU2640972 C1 RU 2640972C1 RU 2017108349 A RU2017108349 A RU 2017108349A RU 2017108349 A RU2017108349 A RU 2017108349A RU 2640972 C1 RU2640972 C1 RU 2640972C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
engine
pressure
compressor
gas
turbine
Prior art date
Application number
RU2017108349A
Other languages
English (en)
Inventor
Юрий Николаевич Балабан
Виктор Викторович Куприк
Иван Александрович Хотеенков
Original Assignee
Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-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 Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") filed Critical Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО")
Priority to RU2017108349A priority Critical patent/RU2640972C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2640972C1 publication Critical patent/RU2640972C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области измерительной техники, к испытаниям, доводке, диагностике и эксплуатации реактивных двигателей, а конкретно к способам диагностики технического состояния двухконтурного газотурбинного двигателя по газодинамическим параметрам потока. Диагностику технического состояния проводят при одной и той же, выбранной из рабочего диапазона приведенной частоте вращения ротора низкого давления, по приведенным к стандартным атмосферным условиям отклонениям текущих значений параметров от исходных. Приводятся зависимости, по которым определяют вышеуказанные отклонения. При этом отрицательные значения
Figure 00000041
свидетельствуют о загрязнении газовоздушного тракта двигателя или утечках воздуха из тракта компрессора низкого давления, а положительные значения
Figure 00000042
свидетельствуют об ухудшении КПД компрессора низкого давления и/или компрессора высокого давления, и/или турбины высокого давления, и/или турбины низкого давления, причем положительные значения
Figure 00000043
и отрицательное значение

Description

Изобретение относится к области измерительной техники, к испытаниям, доводке, диагностике и эксплуатации реактивных двигателей, а конкретно к способам диагностики технического состояния двухконтурного газотурбинного двигателя по газодинамическим параметрам потока.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ диагностики технического состояния двухконтурного газотурбинного двигателя при эксплуатации, включающий измерение параметров, характеризующих среду и режим работы двигателя, фиксирование исходных значений газодинамических параметров потока в сравнительном бездефектном газотурбинном двигателе до выработки им ресурса на установившихся режимах работы в начале эксплуатации, измерение полей газодинамических параметров потока двигателя, находящегося в процессе эксплуатации, и сравнение их с полями газодинамических параметров потока на тех же режимах работы, определение по отклонениям газодинамических параметров потока и тяги и определение технического состояния, типов конкретных дефектов и их местонахождения в диагностируемом двигателе /RU 2 118 810 МПК G01M 15/00 Опубликовано: 10.09.1998/.
Данный способ можно использовать для диагностики технического состояния газотурбинного двигателя по газодинамическим параметрам потоков газа измеренных за соплом двигателя. Недостатком способа является сложность измерений, связанная с ориентацией гребенки датчиков за соплом, значительные затраты и недостаточная точность диагностики технического состояния отдельных элементов проточной части газотурбинного двигателя по определению конкретного дефекта и его местонахождения.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности и достоверности при диагностике состояния элементов проточной части газотурбинного двигателя и определении конкретного дефекта и его местонахождения.
Поставленная задача решается тем, что в способе диагностики технического состояния двухконтурного газотурбинного двигателя при эксплуатации, включающем измерение параметров, характеризующих среду и режим работы двигателя, измерение исходных значений газодинамических параметров потока в сравнительном бездефектном газотурбинном двигателе до выработки им ресурса на установившихся режимах работы в начале эксплуатации, измерение полей газодинамических параметров потока двигателя, находящегося в процессе эксплуатации, и сравнение их с полями газодинамических параметров потока на тех же режимах работы, определение по отклонениям газодинамических параметров потока и тяги и определение технического состояния, типов конкретных дефектов и их местонахождения в диагностируемом двигателе, по предложению , диагностику технического состояния проводят при одной и той же выбранной из рабочего диапазона приведенной частоте вращения ротора низкого давления, по приведенным к стандартным атмосферным условиям отклонениям текущих значений параметров от исходных, определяемым по зависимостям:
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
где:
Figure 00000004
- степень изменения расхода топлива;
Figure 00000005
- степень изменения температуры газа за турбиной;
Figure 00000006
- степень изменения давление воздуха за компрессором;
Gт пр тех - приведенный расход топлива, подаваемого в камеру сгорания двигателя, текущий;
Gт пр исх - приведенный, расход топлива, подаваемого в камеру сгорания двигателя, исходный;
Figure 00000007
- приведенная полная температура газа за турбиной, текущая;
Figure 00000008
- приведенная полная температура газа за турбиной, исходная;
Pк пр тек - приведенное давление воздуха за компрессором, текущее;
Pк пр исх - приведенное давление воздуха за компрессором, исходное, при этом отрицательные значения
Figure 00000009
свидетельствуют о загрязнении газовоздушного тракта двигателя или утечках воздуха из тракта компрессора низкого давления, а положительные значения
Figure 00000010
свидетельствуют об ухудшении КПД компрессора низкого давления и/или компрессора высокого давления, и/или турбины высокого давления, и/или турбины низкого давления, причем положительные значения
Figure 00000011
и отрицательное значение
Figure 00000012
свидетельствуют об отборе воздуха из тракта компрессора высокого давления.
Предложенный способ диагностики предполагает измерение и использование для диагностики информации о состоянии двигателя, газодинамических параметров потока внутри проточной части газотурбинного двигателя и информации об окружающей двигатель среде.
В качестве параметров, характеризующих среду и режим работы двигателя, приняты: температура воздуха на входе в двигатель - Твх, барометрическое давление - Рбар, полная температура газа за турбиной - Т4*, давление воздуха за компрессором - Рк, частота вращения ротора низкого давления - nl, расход топлива, подаваемого в камеру сгорания двигателя, - GT. Принятые параметры приводят к стандартным атмосферным условиям, а контроль технического состояния проводят при одном и том же выбранном значении приведенной частоты вращения ротора низкого давления - nlпр, по рассчитанным по параметрам зависимостям (приведенным выше), характеризующим:
Figure 00000013
- степень изменения расхода топлива;
Figure 00000014
- степень изменения температуры газа за турбиной;
Figure 00000015
- степень изменения давление воздуха за компрессором за период эксплуатации двигателя от начала. При этом о загрязнении газовоздушного тракта двигателя или утечках воздуха из тракта компрессора низкого давления, об ухудшении КПД компрессора низкого давления и/или компрессора высокого давления, и/или турбины высокого давления, и/или турбины низкого давления и об отборе воздуха из тракта компрессора высокого давления судят по положительным или отрицательным значениям степеней изменения параметров
Figure 00000016
.
На чертеже представлена схема мест измерения параметров на двухконтурном газотурбинном двигателе и связанного с ним устройства для обработки информации.
Двухконтурный газотурбинный двигатель 1 имеет проточный контур газовой смеси 2, вал ротора низкого давления 3 и места расположения датчиков для измерения параметров: замера температуры воздуха на входе в двигатель - Твх, барометрического давления - Рбар, полной температуры газа за турбиной - Т4*, давления воздуха за компрессором - Рк, и частоты вращения ротора низкого давления - nl. Для измерения расхода топлива, подаваемого в камеру сгорания, использован штатный датчик двигателя - GT. Установка снабжена автоматической системой записи показаний датчиков, содержит коммутатор 4, аналого-цифровой преобразователь 5, ЭВМ 6, дисплей 7 и принтер 8. Датчики для измерения параметров по измерительным линиям D1…Dn соединены с коммутатором 4, аналого-цифровым преобразователем 5 и ЭВМ 6.
Диагностику технического состояния двухконтурного газотурбинного двигателя осуществляли следующим образом.
На бездефектном двухконтурном газотурбинном двигателе до выработки им ресурса на установившихся режимах работы в местах расположения датчиков для измерения параметров одновременно проводили замеры: температуры воздуха на входе в двигатель - Твх, барометрического давления - Рбар, полной температуры газа за турбиной - Т4*, давления воздуха за компрессором - РК;, частоты вращения ротора низкого давления - nl. Сигнал с датчиков по линиям D1…Dn поступал на коммутатор 4, откуда через аналого-цифровой преобразователь 5 в ЭВМ 6. В ЭВМ 6 производился перерасчет показателей датчиков на стандартные условия, создавался банк данных, которые соответствуют бездефектному состоянию элементов проточной части двигателя.
Рассчитывали тягу двигателя соответственно на каждом режиме работы. Через заданное время эксплуатации двигателя при частоте вращения ротора низкого давления - nl, величина которой соответствует исходной в начале эксплуатации, повторяли замеры показателей датчиков и производили перерасчет показателей датчиков на стандартные условия. Если частота вращения ротора низкого давления - nl через заданное время эксплуатации двигателя не соответствовала начальной частоте, то перед началом замеров двигатель специально регулировался. Полученные данные с помощью ЭВМ систематизировались в банк данных, и производился расчет степеней изменения параметров
Figure 00000017
, по формулам приведенным выше. Рассчитывали значение тяги через заданное время эксплуатации двигателя. Сравнивали значение тяги и степени изменения параметров
Figure 00000018
с их допустимыми базовыми значениями. При наличии отклонений степеней изменения параметров и тяги диагностируемого двигателя от базовых, принимали, что отрицательные значения
Figure 00000019
свидетельствуют о загрязнении газовоздушного тракта двигателя или утечках воздуха из тракта компрессора низкого давления, а положительные значения
Figure 00000020
свидетельствуют об ухудшении КПД компрессора низкого давления и/или компрессора высокого давления, и/или турбины высокого давления, и/или турбины низкого давления, причем положительные значения
Figure 00000021
и отрицательное значение
Figure 00000022
свидетельствуют об отборе воздуха из тракта компрессора высокого давления. В таблице 1 приведены результаты измерения параметров, характеризующих среду и режим работы двигателя, полученные в результате диагностики технического состояния двухконтурного газотурбинного двигателя АЛ 31СТ. Приведены зафиксированные исходные значений параметров, а также параметров при различных сроках от начала его эксплуатации. В таблице 2 приведены расчеты степеней изменения параметров и сведения о состоянии двигателя, полученные в результате сравнения с их допустимыми значениями отклонений и с учетом условий, предложенных в техническом решении.
Таким образом, осуществляется качественная и надежная диагностика технического состояния двигателей, повышаются точность и достоверность оценки состояния элементов проточной части газотурбинного двигателя, повышается точность определения вида конкретного дефекта и его местонахождения, расширяется сфера применений способа, который можно осуществить как на стенде при испытании новых двигателей, так и в аэродромных условиях для определения дефектов двигателей, находящихся в эксплуатации.
Figure 00000023
*) - nlпр=87% - приведенная частота вращения ротора низкого давления.
Figure 00000024

Claims (14)

  1. Способ диагностики технического состояния двухконтурного газотурбинного двигателя при эксплуатации, включающий измерение параметров, характеризующих среду и режим работы двигателя, измерение исходных значений газодинамических параметров потока в сравнительном бездефектном газотурбинном двигателе до выработки им ресурса на установившихся режимах работы в начале эксплуатации, измерение полей газодинамических параметров потока двигателя, находящегося в процессе эксплуатации, и сравнение их с полями газодинамических параметров потока на тех же режимах работы, определение по отклонениям газодинамических параметров потока и тяги и определение технического состояния, типов конкретных дефектов и их местонахождения в диагностируемом двигателе, отличающийся тем, что диагностику технического состояния проводят при одной и той же выбранной из рабочего диапазона приведенной частоте вращения ротора низкого давления, по приведенным к стандартным атмосферным условиям отклонениям текущих значений параметров от исходных, определяемым по зависимостям:
  2. Figure 00000025
  3. Figure 00000026
  4. Figure 00000027
  5. где:
  6. Figure 00000028
    - степень изменения расхода топлива;
  7. Figure 00000029
    - степень изменения температуры газа за турбиной;
  8. Figure 00000030
    - степень изменения давление воздуха за компрессором;
  9. Figure 00000031
    - приведенный расход топлива, подаваемого в камеру сгорания двигателя, текущий;
  10. Figure 00000032
    - приведенный расход топлива, подаваемого в камеру сгорания двигателя, исходный;
  11. Figure 00000033
    - приведенная полная температура газа за турбиной, текущая;
  12. Figure 00000034
    - приведенная полная температура газа за турбиной, исходная;
  13. Figure 00000035
    - приведенное давление воздуха за компрессором, текущее;
  14. Figure 00000036
    - приведенное давление воздуха за компрессором, исходное, при этом отрицательные значения
    Figure 00000037
    свидетельствуют о загрязнении газовоздушного тракта двигателя или утечках воздуха из тракта компрессора низкого давления, а положительные значения
    Figure 00000038
    свидетельствуют об ухудшении КПД компрессора низкого давления и/или компрессора высокого давления, и/или турбины высокого давления, и/или турбины низкого давления, причем положительные значения
    Figure 00000039
    и отрицательное значение
    Figure 00000040
    свидетельствуют об отборе воздуха из тракта компрессора высокого давления.
RU2017108349A 2017-03-14 2017-03-14 Способ диагностики технического состояния двухконтурного газотурбинного двигателя при эксплуатации RU2640972C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017108349A RU2640972C1 (ru) 2017-03-14 2017-03-14 Способ диагностики технического состояния двухконтурного газотурбинного двигателя при эксплуатации

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017108349A RU2640972C1 (ru) 2017-03-14 2017-03-14 Способ диагностики технического состояния двухконтурного газотурбинного двигателя при эксплуатации

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2640972C1 true RU2640972C1 (ru) 2018-01-12

Family

ID=68235557

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017108349A RU2640972C1 (ru) 2017-03-14 2017-03-14 Способ диагностики технического состояния двухконтурного газотурбинного двигателя при эксплуатации

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2640972C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116659870A (zh) * 2023-04-14 2023-08-29 中国航发沈阳发动机研究所 一种涡扇发动机温度传感器时间常数确定方法及装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2118810C1 (ru) * 1996-05-07 1998-09-10 Казанский государственный технический университет им.А.Н.Туполева Способ диагностики технического состояния авиационных гтд
US6502085B1 (en) * 1999-12-18 2002-12-31 General Electric Company Methods and systems for estimating engine faults
US7020595B1 (en) * 1999-11-26 2006-03-28 General Electric Company Methods and apparatus for model based diagnostics
RU2389998C1 (ru) * 2008-11-13 2010-05-20 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Способ оценки технического состояния авиационного газотурбинного двигателя
RU2476849C1 (ru) * 2011-10-11 2013-02-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") Способ контроля технического состояния и обслуживания двухроторного газотурбинного двигателя при его эксплуатации
RU2513054C1 (ru) * 2013-04-11 2014-04-20 Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" Способ оценки изменений технического состояния газотурбинного двигателя и определения мест и причин неисправностей в процессе эксплуатации

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2118810C1 (ru) * 1996-05-07 1998-09-10 Казанский государственный технический университет им.А.Н.Туполева Способ диагностики технического состояния авиационных гтд
US7020595B1 (en) * 1999-11-26 2006-03-28 General Electric Company Methods and apparatus for model based diagnostics
US6502085B1 (en) * 1999-12-18 2002-12-31 General Electric Company Methods and systems for estimating engine faults
RU2389998C1 (ru) * 2008-11-13 2010-05-20 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Способ оценки технического состояния авиационного газотурбинного двигателя
RU2476849C1 (ru) * 2011-10-11 2013-02-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") Способ контроля технического состояния и обслуживания двухроторного газотурбинного двигателя при его эксплуатации
RU2513054C1 (ru) * 2013-04-11 2014-04-20 Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" Способ оценки изменений технического состояния газотурбинного двигателя и определения мест и причин неисправностей в процессе эксплуатации

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116659870A (zh) * 2023-04-14 2023-08-29 中国航发沈阳发动机研究所 一种涡扇发动机温度传感器时间常数确定方法及装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7181959B2 (en) Fatigue failure diagnostic method of turbocharger and fatigue failure diagnostic apparatus for turbocharger
US7469577B2 (en) Method of diagnosing turbochargers for internal combustion engines
KR102120733B1 (ko) 터빈 유닛의 시험 동안의 결함 진단
US20060283190A1 (en) Engine status detection with external microphone
JP2009121475A (ja) 診断テストのための乗物用エンジンへの燃料の正しい流量の決定方法
US8903692B2 (en) Method for the detection of failures in a turbomachine by means of a theoretical model of the thermodynamic cycle of the said turbomachine
WO2023130998A1 (zh) 涡轮进口温度的计算精度提高方法、系统及存储介质
BR112015000292B1 (pt) método para detectar degradação de uma turbomáquina
RU2640972C1 (ru) Способ диагностики технического состояния двухконтурного газотурбинного двигателя при эксплуатации
US10619998B2 (en) Method of measuring clearance between rotating and static components
US5517852A (en) Diagnostic performance testing for gas turbine engines
RU2513054C1 (ru) Способ оценки изменений технического состояния газотурбинного двигателя и определения мест и причин неисправностей в процессе эксплуатации
RU2536759C1 (ru) Способ технического диагностирования газотурбинной установки
RU2118810C1 (ru) Способ диагностики технического состояния авиационных гтд
RU2517264C2 (ru) Способ диагностики технического состояния авиационных газотурбинных двигателей
CN115356027A (zh) 一种基于低压轴功率平衡的高压涡轮效率评估方法及装置
RU2665142C1 (ru) Способ полетной диагностики узлов турбореактивного двухконтурного двигателя со смешением потоков
RU2389891C1 (ru) Способ контроля утечек и расхода воздуха на охлаждение турбины в двухконтурном газотурбинном двигателе
US11243158B2 (en) Determining presence of internal corrosion within a rotor blade by measuring magnetic characteristic(s)
RU2474805C1 (ru) Способ диагностирования выпускного тракта поршневых двигателей внутреннего сгорания
RU2028581C1 (ru) Способ аэроакустической диагностики проточной части авиационного газотурбинного двигателя
CN110702417A (zh) 一种航空发动机egt指示故障诊断方法
RU2446386C1 (ru) Способ параметрической диагностики компрессора газотурбинного двигателя
Jombo et al. Towards an automated system for industrial gas turbine acceptance testing
RU103575U1 (ru) Система параметрической диагностики компрессора газотурбинного двигателя