RU2660989C2 - Контроль степени коксования на динамических уплотнениях посредством стартера - Google Patents
Контроль степени коксования на динамических уплотнениях посредством стартера Download PDFInfo
- Publication number
- RU2660989C2 RU2660989C2 RU2016114135A RU2016114135A RU2660989C2 RU 2660989 C2 RU2660989 C2 RU 2660989C2 RU 2016114135 A RU2016114135 A RU 2016114135A RU 2016114135 A RU2016114135 A RU 2016114135A RU 2660989 C2 RU2660989 C2 RU 2660989C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shaft
- turbomachine
- starter
- gas generator
- coking
- Prior art date
Links
- 238000004939 coking Methods 0.000 title claims abstract description 54
- 239000007858 starting material Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 20
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 20
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 19
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 7
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 4
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000013024 troubleshooting Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000010006 flight Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
- F01D21/003—Arrangements for testing or measuring
-
- 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
- F02C7/26—Starting; Ignition
-
- 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
- F02C7/22—Fuel supply systems
- F02C7/222—Fuel flow conduits, e.g. manifolds
-
- 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
- F02C7/26—Starting; Ignition
- F02C7/268—Starting drives for the rotor, acting directly on the rotor of the gas turbine to be started
-
- 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
- F02C7/26—Starting; Ignition
- F02C7/268—Starting drives for the rotor, acting directly on the rotor of the gas turbine to be started
- F02C7/275—Mechanical drives
-
- 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
- F02C7/28—Arrangement of seals
-
- 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
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
- F23R3/38—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply comprising rotary fuel injection 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
- F05D2220/00—Application
- F05D2220/30—Application in turbines
-
- 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
- F05D2240/00—Components
- F05D2240/60—Shafts
-
- 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
- F05D2260/85—Starting
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Testing Of Engines (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу контроля степени коксования на динамических уплотнениях турбомашины, включающей в себя газогенератор, содержащий вращающийся вал и установленный на указанном валу форсуночный диск, форсуночный коллектор, динамические уплотнения, предназначенные для обеспечения герметичности между форсуночным диском и форсуночным коллектором, и стартер, при этом способ содержит следующие этапы: во время фазы приведения во вращение вала газогенератора стартером измеряют ток, проходящий через стартер, и напряжение на клеммах стартера, на основании измеренных тока и напряжения определяют степень коксования на динамических уплотнениях. Описаны также система контроля степени коксования и турбомашина. Технический результат изобретений – упрощение способа контроля коксования на динамических уплотнениях. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 7 ил.
Description
Область техники
Изобретение относится к области контроля степени коксования на динамических уплотнениях в турбомашине и к турбомашинам, оснащенным системами, обеспечивающими указанный контроль.
Предшествующий уровень техники
Как показано на фиг. 1, некоторые турбомашины 1, такие как газотурбинные двигатели, включают в себя газогенератор 10, содержащий вращающийся вал 11, на котором установлен форсуночный диск 12, который, таким образом, тоже является вращающимся.
Форсуночный диск содержит множество отверстий, которые выходят в камеру 30 сгорания. Таким образом, во время своего вращения форсуночный диск распыляет топливо в камеру сгорания за счет центробежного эффекта.
Как показано на фиг. 1b, турбомашина содержит также форсуночный коллектор 20, который является неподвижной кольцевой деталью, установленной вокруг вала 11 газогенератора 10.
Форсуночный коллектор доставляет топливо к форсуночному диску. Топливо проходит во внутреннем канале 21 форсуночного коллектора и попадает сначала в полость 22, а затем в форсуночный диск.
Для обеспечения герметичности между форсуночным диском и коллектором обеспечено множество динамических уплотнений, таких как лабиринтные уплотнения 23.
Однако в канавках этих уплотнений часто образуется кокс, что приводит к появлению трений между форсуночным диском и форсуночным коллектором. Трения могут усилиться и привести к полной блокировке вала газогенератора; в этом случае запуск двигателя становится невозможным.
В случае возникновения проблем с запуском операторы осуществляют операции поиска неисправностей, описанные в инструкции по эксплуатации турбомашины. Эти операции поиска, как правило, являются длительными и малоэффективными, так как иногда необходимо затратить много времени, чтобы обнаружить причину затрудненного запуска, в данном случае коксование на динамических уплотнениях (в действительности, причины могут быть самыми разными).
Кроме того, эти операции поиска предполагают непредвиденную неготовность к работе турбомашины и, следовательно, летательного аппарата, на котором он установлен, что может потребовать отмены одного или нескольких запланированных полетов. Таким образом, эти операции являются очень затратными.
До сих пор не было предложено никакого альтернативного способа для предупреждения блокировки вала газогенератора по причине коксования на динамических уплотнениях, который позволил бы избежать операций поиска неисправности.
Поэтому существует потребность в способе контроля степени коксования на динамических уплотнениях.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является решение вышеупомянутой проблемы и создание способа контроля степени коксования на динамических уплотнениях турбомашины.
Другой задачей изобретения является обеспечение возможности контроля во время использования турбомашины, не прибегая к выводу из эксплуатации турбомашины.
В связи с этим объектом изобретения является способ контроля степени коксования на динамических уплотнениях турбомашины, включающей в себя:
- газогенератор, содержащий вращающийся вал и установленный на указанном валу форсуночный диск, предназначенный для распыления топлива за счет центробежного эффекта;
- форсуночный коллектор, предназначенный для доставки топлива в форсуночный диск;
- динамические уплотнения, предназначенные для обеспечения герметичности между форсуночным диском и форсуночным коллектором; и
- стартер, выполненный с возможностью приведения во вращение вала газогенератора во время фазы запуска турбомашины,
причем способ включает в себя этапы, на которых:
- во время фазы приведения во вращение вала газогенератора стартером при запуске турбомашины измеряют ток, проходящий через стартер, и напряжение на клеммах стартера;
- на основании измеренных тока и напряжения определяют степень коксования на динамических уплотнениях.
Предпочтительно, но необязательно, способ согласно изобретению может иметь также по меньшей мере одну из следующих особенностей:
- на этапе определения степени коксования на динамических уплотнениях определяют показатель, характеризующий противодействующий момент вала газогенератора;
- этап определения степени коксования на динамических уплотнениях включает в себя осуществление одного из следующих этапов, на которых:
ο сравнивают определенный показатель, характеризующий противодействующий момент, с заранее определенным пороговым значением;
ο определяют разность между определенным показателем и первоначальным показателем, характеризующим противодействующий момент вала, и сравнивают разность с заранее определенным пороговым значением; и
ο на основании предыдущих измерений показателя, характеризующего противодействующий момент, определяют изменение указанного показателя в зависимости от использования турбомашины и сравнивают скорость указанного изменения с заранее определенным пороговым значением;
- способ дополнительно включает в себя этап, на котором во время фазы самовращения вала газогенератора измеряют скорость вращения указанного вала;
- этап определения степени коксования на динамических уплотнениях осуществляют на основании измерений тока, проходящего через стартер, и напряжения на клеммах стартера и измерений скорости вращения вала газогенератора.
Объектом изобретения является также система контроля степени коксования на динамических уплотнениях турбомашины, включающей в себя:
- газогенератор, содержащий вращающийся вал и установленный на указанном валу форсуночный диск, предназначенный для распыления топлива за счет центробежного эффекта;
- форсуночный коллектор, предназначенный для доставки топлива в форсуночный диск;
- динамические уплотнения, предназначенные для обеспечения герметичности между форсуночным диском и форсуночным коллектором; и
- стартер, выполненный с возможностью приведения во вращение вала газогенератора во время фазы запуска турбомашины,
при этом система контроля предназначена для осуществления способа, раскрытого выше, и содержит:
- по меньшей мере одно устройство измерения напряжения на клеммах стартера и проходящего через него тока; и
- блок обработки, содержащий запоминающее устройство и средства обработки, выполненные с возможностью обработки измерений тока и напряжения для определения степени коксования на динамических уплотнениях.
Предпочтительно, но необязательно, система контроля согласно изобретению может дополнительно иметь по меньшей мере одну из следующих особенностей:
- устройство измерения выполнено с возможностью осуществления измерений напряжения и тока при частоте, превышающей или равной 10 Гц;
- система дополнительно содержит по меньшей мере один датчик скорости вращения вала газогенератора, выполненный с возможностью осуществления измерений при частоте, превышающей или равной 2 Гц.
Объектом изобретения является также турбомашина, включающая в себя:
- газогенератор, содержащий вращающийся вал и установленный на указанном валу форсуночный диск, предназначенный для распыления топлива за счет центробежного эффекта;
- форсуночный коллектор, неподвижно установленный относительно вала генератора и предназначенный для доставки топлива в форсуночный диск;
- динамические уплотнения, предназначенные для обеспечения герметичности между форсуночным диском и форсуночным коллектором, и
- стартер, выполненный с возможностью приведения во вращение вала газогенератора во время фазы запуска турбомашины,
причем турбомашина дополнительно содержит систему контроля, раскрытую выше.
Способ контроля согласно изобретению позволяет оценивать степень коксования на динамических уплотнениях турбомашины и обнаруживать критическую стадию, предшествующую невозможности запуска турбомашины.
В случае необходимости это позволяет планировать техническое обслуживание для очистки или замены динамических уплотнений.
Другие особенности, задачи и преимущества изобретения будут более понятны из последующего описания на поясняющем и неограничивающем примере со ссылками на чертежи.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1а и 1b (уже описаны) схематично поясняют принцип работы турбомашины, оснащенной форсуночным диском;
фиг. 2а и 2b поясняют основные этапы способа контроля согласно двум вариантам осуществления изобретения;
фиг. 3а - продолжительность замедления вала газогенератора для разных степеней использования турбомашины;
фиг. 3b - изменение замедления вала газогенератора в зависимости от использования турбомашины;
на фиг. 4 - изменение показателя, характеризующего противодействующий момент вала газогенератора, в зависимости от использования турбомашины.
Варианты осуществления изобретения
Фиг. 2а и 2b поясняют два варианта способа контроля коксования на динамических уплотнениях турбомашины.
Как показано на фиг. 1а, турбомашина 1, которая может быть газотурбинным двигателем, включает в себя газогенератор 10, содержащий вращающийся вал 11, приводящий во вращение установленный на нем форсуночный диск 12.
Кроме того, турбомашина содержит неподвижный форсуночный коллектор 20, который представляет собой тело вращения вокруг вала газогенератора. Форсуночный коллектор 20 содержит по меньшей мере один внутренний канал 21, который выходит в кольцевую полость 22.
Турбомашина содержит также камеру 30 сгорания, в которой происходит воспламенение топлива для создания тяги летательного аппарата, на котором установлена турбомашина.
Форсуночный диск 12 содержит радиальные внутренние каналы 13, которые сообщаются, с одной стороны, с кольцевой полостью 22 и, с другой стороны, с камерой 30 сгорания.
Топливо поступает через форсуночный коллектор в полость 22, из которой оно проходит в форсуночном диске 12 через сквозные отверстия выполненных в нем каналов 13. Затем топливо распыляется в камеру сгорания за счет центробежного эффекта, возникающего в результате вращательного движения форсуночного диска.
Для обеспечения герметичности между подвижным форсуночным диском 12 и неподвижным форсуночным коллектором 20 турбомашина содержит множество динамических уплотнений 23, предпочтительно лабиринтного типа.
Таким образом, топливо, присутствующее в полости 22, не проникает в другие части турбомашины.
Турбомашина содержит также стартер 40, который позволяет приводить во вращение вал газогенератора во время фазы запуска турбомашины.
В частности, фаза запуска включает в себя первый период около 4 секунд, во время которого камера сгорания не работает, и вал газогенератора приводится во вращение исключительно стартером. В дальнейшем эта фаза будет называться «фазой запуска вращения вала газогенератора».
Затем фаза запуска содержит второй период, во время которого происходит воспламенение в камере сгорания, и вал газогенератора ускоряется под одновременным действием стартера и тепловой мощности турбомашины.
Наконец, турбомашина содержит систему 50 контроля степени коксования на динамических уплотнениях.
Эта система содержит блок 51 обработки, который соединен с одним или несколькими датчиками и выполнен с возможностью сбора измерений датчиков и их обработки, как будет описано далее, для определения на их основании степени коксования на динамических уплотнениях.
Блок 51 обработки может быть встроен в турбомашину или в альтернативном варианте может быть установлен отдельно от нее, например, в летательном аппарате или в наземном пункте контроля. В случае необходимости, передача данных между датчиком или датчиками и блоком обработки может быть осуществлена во время использования турбомашины посредством беспроводной связи или периодически во время фазы остановки турбомашины, собирая данные от датчиков и загружая их в блок обработки.
Предпочтительно блок обработки содержит запоминающее устройство 52, позволяющее сохранять измерения, выполненные во время предыдущего использования турбомашины, и средство обработки данных, такое как процессор 53.
Согласно первому варианту осуществления, соответствующему способу, представленному на фиг. 2а, система контроля содержит датчик 54 скорости вала газогенератора, выполненный с возможностью измерения указанной скорости при частоте, превышающей или равной 1 Гц, предпочтительно превышающей или равной 2 Гц.
Согласно второму варианту осуществления, соответствующему способу, представленному на фиг. 2b, система 50 контроля содержит устройство 55 измерения напряжения на клеммах стартера 40 и проходящего через него тока, которое выполнено с возможностью получения этих данных при частоте, превышающей или равной 2 Гц, предпочтительно превышающей или равной 10 Гц.
Оба показателя, используемые для контроля степени коксования на уплотнениях, можно комбинировать для подтверждения результатов, при этом система контроля предпочтительно содержит одновременно датчик 54 скорости вращения вала и устройство 55 измерения напряжения на клеммах стартера и проходящего через него тока.
Система контроля может также содержать другие датчики, позволяющие направлять дополнительную информацию в блок обработки, чтобы на ее основании более точно определять степень коксования на уплотнениях.
Контроль степени коксования на динамических уплотнениях по скорости вращения вала газогенератора
Далее со ссылками на фиг. 2а следует описание способа 1000 контроля коксования на динамических уплотнениях турбомашины 1 согласно первому варианту осуществления.
В этом способе используют первый показатель, которым является замедление вращения вала газогенератора во время фазы самовращения вала. Самовращение происходит во время фазы остановки турбомашины, когда вал газогенератора продолжает свое вращение только за счет своей инерции и не приводится во вращение другим элементом.
Во время этого этапа скорость вращения вала газогенератора снижается, но замедление может быть более или менее значительным в зависимости от степени коксования на динамических уплотнениях. Действительно, чем больше «закоксованы» динамические уплотнения, тем сильнее трение между форсуночным коллектором и форсуночным диском, которое тормозит относительное вращательное движение между этими двумя элементами.
Следовательно, в случае сильного коксования замедление будет более сильным.
Кроме того, это влияние трений на торможение является пропорционально более значительным при малых оборотах, чем другие факторы, влияющие на торможение, такие как аэродинамические трения, которые зависят от скорости вращения и, следовательно, являются пропорционально менее значительными при малых оборотах.
Следовательно, изучение замедления вала 11 при малых оборотах позволяет сделать вывод о степени коксования на динамических уплотнениях.
Таким образом, способ включает в себя этап 1100 измерения скорости вращения вала газогенератора турбомашины посредством датчика 54 во время фазы самовращения вала.
На фиг. 3а показано замедление вала газогенератора между скоростью вращения 3000 об/мин и скоростью вращения 600 об/мин для разных использований турбомашины, при этом первое измерение и последнее измерение разделены промежутком примерно в 250 использований турбомашины.
Крутизна кривой скорости вращения больше по абсолютной величине для последнего использования, при котором количество кокса в динамических уплотнениях больше.
Затем, как показано на фиг. 2а, способ включает в себя этап 1200 определения, на основании изменения во времени измеряемой скорости вращения, степени коксования на динамических уплотнениях.
Действительно, поскольку скорость вращения была измерена при частоте, превышающей 1 или 2 Гц во время фазы замедления вала, можно определить крутизну ее снижения, то есть замедление вала между двумя определенными значениями скорости.
Как было указано выше, явления трения, появляющиеся в результате коксования, больше проявляются при малых оборотах. Следовательно, значения скоростей, между которыми вычисляют замедление, включают в себя первую скорость, составляющую от 1000 до 2500 оборотов в минуту, предпочтительно равную 1000 оборотов в минуту, и вторую скорость вращения, составляющую от 500 до 1000 оборотов в минуту, предпочтительно равную 700 оборотов в минуту.
Таким образом, блок обработки вычисляет крутизну между этими двумя скоростями во время этапа 1210. Затем во время этапа 1220 он может определить степень коксования на динамических уплотнениях разными способами.
Согласно первому варианту осуществления во время этапа 1221 блок обработки сравнивает крутизну кривой скорости вращения с одним или несколькими заранее определенными пороговыми значениями, соответствующими одной или нескольким определенным степеням коксования: например, степень коксования может соответствовать числу использований газотурбинного двигателя до того, как газогенератор будет заблокирован.
Пороговое значение может быть установлено в зависимости от большого числа параметров, зависящих от турбомашины и от условий ее использования.
Согласно второму варианту осуществления, во время этапа 1222 блок обработки сравнивает значение крутизны с первоначальным значением, определенным точно так же во время первого использования или первого ввода в эксплуатацию турбомашины. Блок обработки может вычислить разность между двумя значениям крутизны и сравнить эту разность с заранее определенным пороговым значением, чтобы вывести на ее основании, как и в предыдущем варианте, степень коксования на уплотнениях.
Наконец, согласно третьему варианту осуществления, во время этапа 1223 блок обработки использует данные замедления, вычисленные в идентичных условиях и сохраненные в запоминающем устройстве 52, и определяет скорость изменения указанного замедления в зависимости от использования турбомашины, например, в зависимости от числа использований турбомашины (от числа запусков).
На фиг. 3b показано изменение, в зависимости от использования турбомашины, среднего значения замедления между 3000 и 1000 об/мин. Отмечается, что крутизна кривой этого изменения тоже стремится к увеличению, то есть замедление увеличивается все больше по мере увеличения степени коксования на уплотнениях.
Следовательно, этап 1223 включает в себя измерение скорости изменения вычисляемого замедления в зависимости от использования турбомашины и сравнение этой скорости изменения с заранее определенным пороговым значением.
Контроль степени коксования на динамических уплотнений по току, потребляемому стартером, и напряжению на его клеммах
Фиг. 2b поясняет способ 1000 контроля степени коксования на динамических уплотнениях согласно другому варианту осуществления.
В этом варианте осуществления первый этап 1500 включает в себя измерение тока, потребляемого стартером, и напряжения на его клеммах во время фазы начала вращения вала газогенератора при запуске стартером турбомашины.
Действительно, во время этого этапа стартер можно рассматривать как двигатель постоянного тока и можно считать, что крутящий момент электрического двигателя пропорционален току, потребляемому двигателем, и что скорость вращения электрического двигателя пропорциональна напряжению двигателя.
Таким образом, получаем следующие уравнения:
где - Tqm - крутящий момент электрического двигателя,
K1 - константа,
Im - ток, потребляемый электрическим двигателем,
ωs - скорость вращения стартера.
Крутящий момент электрического двигателя компенсирует противодействующий момент вала газогенератора, увеличивая при этом скорость его вращения.
где - Tqr является противодействующим моментом вала газогенератора на валу стартера,
J - инерция нагрузки на валу стартера, и
Увеличение противодействующего момента можно рассматривать через изменение тока и напряжения на клеммах электрического двигателя, то есть стартера.
Показатель, характеризующий противодействующий момент вала газогенератора, который является однородным при одном токе, можно вычислить следующим образом:
где - imageTqr - показатель, характеризующий противодействующий момент вала газогенератора, полученный на основании тока Im, потребляемого стартером, и напряжения Vm на его клеммах,
Im - среднее значение тока, потребляемого электрическим двигателем во время фазы запуска стартером вращения вала газогенератора,
а - константа, определенная таким образом, что imageTqr = offset для первой точки измерения, то есть первоначальный противодействующий момент можно считать ничтожным,
offset является константой, используемой для получения всегда положительного значения крутящего момента, несмотря на разброс.
Таким образом, за этапом измерения тока и напряжения на клеммах стартера следует этап 1600 определения, на основании этих измерений, степени коксования на динамических уплотнениях с вычислением при помощи вышеуказанных уравнений показателя imageTqr, характеризующего противодействующий момент вала газогенератора.
Измерения тока и напряжения осуществляют при помощи измерительного устройства 55, частота измерения которого предпочтительно превышает 10 Гц.
Вывод о состоянии коксования на динамических уплотнениях 1620 можно получать разными способами.
Согласно первому варианту осуществления 1621 значение показателя imageTqr, которое, в случае необходимости, может быть его средним значением за период начала вращения, можно сравнить с одним или несколькими заранее определенными пороговыми значениями, соответствующими одной или нескольким определенным степеням коксования; например, степень коксования может соответствовать числу использований турбомашины до того, как газогенератор будет заблокирован.
Согласно альтернативному варианту осуществления 1622, блок обработки сравнивает значение показателя, характеризующего момент, с первоначальным значением, определенным во время первого использования или во время первого ввода в эксплуатацию турбомашины. Блок обработки может вычислить разность между двумя значениями и сравнить эту разность с заранее определенным пороговым значением, чтобы вывести на ее основании, как в предыдущем случае, степень коксования на уплотнениях.
Наконец, согласно третьему варианту осуществления во время этапа 1623 блок обработки собирает данные показателя imageTqr, регулярно вычисляемые в идентичных условиях и сохраняемые в запоминающем устройстве 52, и определяет скорость изменения указанного показателя в зависимости от использования турбомашины.
На фиг. 4 показано изменение, в зависимости от использования турбомашины, значения показателя imageTqr противодействующего момента вала газогенератора. Отмечается, что крутизна кривой этого изменения тоже стремится к увеличению, то есть противодействующий момент вала увеличивается все больше по мере увеличения степени коксования на уплотнениях.
Следовательно, этап 1623 включает в себя измерение скорости изменения показателя imageTqr в зависимости от использования турбомашины и сравнение этой скорости изменения с заранее определенным пороговым значением.
Использование нескольких показателей для контроля коксования
Оба вышеуказанных показателя могут быть использованы одновременно для подтверждения или уточнения информации о степени коксования на динамических уплотнениях.
Поскольку показатель замедления вала газогенератора измеряют во время фазы остановки турбомашины, тогда как показатель противодействующего момента вала измеряют во время фазы запуска, то предпочтительно полученные результаты сравнивают после остановки турбомашины.
При этом блок обработки сравнивает полученные результаты и выдает конечное указание о степени коксования на уплотнениях.
Кроме того, в зависимости от степени коксования, определенной при помощи одного из вышеуказанных способов, может срабатывать тревожная сигнализация для предупреждения о необходимости технического обслуживания турбомашины.
Claims (31)
1. Способ (1000) контроля степени коксования на динамических уплотнениях турбомашины, включающей в себя:
газогенератор (10), содержащий вращающийся вал (11) и установленный на указанном валу форсуночный диск (12), предназначенный для распыления топлива за счет центробежного эффекта;
форсуночный коллектор (20), предназначенный для доставки топлива в форсуночный диск (12);
динамические уплотнения (23), предназначенные для обеспечения герметичности между форсуночным диском (12) и форсуночным коллектором (20); и
стартер (40), выполненный с возможностью приведения во вращение вала (11) газогенератора (10) во время фазы запуска турбомашины,
отличающийся тем, что включает в себя этапы, на которых:
во время фазы приведения во вращение вала газогенератора стартером при запуске турбомашины измеряют (1500) ток, проходящий через стартер, и напряжение на клеммах стартера;
на основании измеренных тока и напряжения определяют (1600) степень коксования на динамических уплотнениях.
2. Способ (1000) по п. 1, в котором на этапе определения (1600) степени коксования на динамических уплотнениях определяют (1610) показатель, характеризующий противодействующий момент вала газогенератора.
3. Способ (1000) по п. 2, в котором этап определения (1600) степени коксования на динамических уплотнениях включает в себя осуществление одного из следующих этапов, на которых:
сравнивают (1621) определенный показатель, характеризующий противодействующий момент, с заранее определенным пороговым значением;
определяют разность между определенным показателем и первоначальным показателем, характеризующим противодействующий момент вала, и сравнивают (1622) разность с заранее определенным пороговым значением; и
на основании предыдущих измерений показателя, характеризующего противодействующий момент, определяют изменение указанного показателя в зависимости от использования турбомашины и сравнивают (1623) скорость указанного изменения с заранее определенным пороговым значением.
4. Способ (1000) по п. 1, дополнительно включающий в себя этап, на котором во время фазы самовращения вала газогенератора измеряют (1100) скорость вращения указанного вала.
5. Способ (1000) по п. 4, в котором этап определения (1200, 1600) степени коксования на динамических уплотнениях осуществляют на основании измерений тока, проходящего через стартер, и напряжения на клеммах стартера и измерений скорости вращения вала газогенератора.
6. Система (50) контроля степени коксования на динамических уплотнениях турбомашины, включающей в себя:
газогенератор (10), содержащий вращающийся вал (11) и установленный на указанном валу форсуночный диск (12), предназначенный для распыления топлива за счет центробежного эффекта;
форсуночный коллектор (20), предназначенный для доставки топлива в форсуночный диск (12);
динамические уплотнения (23), предназначенные для обеспечения герметичности между форсуночным диском (12) и форсуночным коллектором (20); и
стартер (40), выполненный с возможностью приведения во вращение вала газогенератора во время фазы запуска турбомашины,
при этом система (50) контроля предназначена для осуществления способа по п. 1 и содержит:
по меньшей мере одно устройство (55) измерения напряжения на клеммах стартера и проходящего через него тока; и
блок (51) обработки, содержащий запоминающее устройство (52) и средства (53) обработки, выполненные с возможностью обработки измерений тока и напряжения для определения степени коксования на динамических уплотнениях.
7. Система (50) контроля по п. 6, в которой устройство (55) измерения выполнено с возможностью осуществления измерений напряжения и тока при частоте, превышающей или равной 10 Гц.
8. Система (50) контроля по п. 6, дополнительно содержащая по меньшей мере один датчик (54) скорости вращения вала (11) газогенератора, выполненный с возможностью осуществления измерений при частоте, превышающей или равной 2 Гц.
9. Турбомашина (1), включающая в себя:
газогенератор (10), содержащий вращающийся вал (11) и установленный на указанном валу форсуночный диск (12), предназначенный для распыления топлива за счет центробежного эффекта;
форсуночный коллектор (20), неподвижно установленный относительно вала генератора и предназначенный для доставки топлива в форсуночный диск (12);
динамические уплотнения (23), предназначенные для обеспечения герметичности между форсуночным диском (12) и форсуночным коллектором (20); и
стартер (40), выполненный с возможностью приведения во вращение вала (11) газогенератора во время фазы запуска турбомашины,
отличающаяся тем, что дополнительно содержит систему (50) контроля по п. 6.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1358857A FR3010737B1 (fr) | 2013-09-13 | 2013-09-13 | Surveillance d'un degre de cokefaction au niveau de joints dynamiques par le demarreur |
| FR1358857 | 2013-09-13 | ||
| PCT/FR2014/052238 WO2015036694A1 (fr) | 2013-09-13 | 2014-09-10 | Surveillance d'un degre de cokefaction au niveau de joints dynamiques par le demarreur |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016114135A RU2016114135A (ru) | 2017-10-16 |
| RU2016114135A3 RU2016114135A3 (ru) | 2018-06-20 |
| RU2660989C2 true RU2660989C2 (ru) | 2018-07-11 |
Family
ID=49620146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016114135A RU2660989C2 (ru) | 2013-09-13 | 2014-09-10 | Контроль степени коксования на динамических уплотнениях посредством стартера |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9945246B2 (ru) |
| EP (1) | EP3044445B1 (ru) |
| JP (1) | JP6461976B2 (ru) |
| KR (1) | KR102208379B1 (ru) |
| CN (1) | CN105531465B (ru) |
| CA (1) | CA2923759C (ru) |
| ES (1) | ES2654095T3 (ru) |
| FR (1) | FR3010737B1 (ru) |
| PL (1) | PL3044445T3 (ru) |
| RU (1) | RU2660989C2 (ru) |
| WO (1) | WO2015036694A1 (ru) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7188560B2 (ja) * | 2019-03-27 | 2022-12-13 | 株式会社島津製作所 | ポンプ監視装置、真空ポンプおよび生成物堆積診断用データ処理プログラム |
| US11415267B2 (en) * | 2019-06-12 | 2022-08-16 | Pratt & Whitney Canada Corp. | System and method for diagnosing a condition of an engine |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2105177C1 (ru) * | 1994-07-12 | 1998-02-20 | Акционерное общество открытого типа "Самарский научно-технический комплекс "Двигатели НК" | Способ предотвращения коксования масла в опоре турбины газотурбинного двигателя, работающего в составе газоперекачивающего агрегата, либо энергоустановки для привода электрогенератора |
| EP1605148A1 (fr) * | 2004-06-10 | 2005-12-14 | Snecma | Procédé et système de protection des injecteurs de carburant de turbine à gaz |
| US20050279102A1 (en) * | 2004-06-17 | 2005-12-22 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Modulated current gas turbine engine starting system |
| US20070084214A1 (en) * | 2005-10-19 | 2007-04-19 | Hamilton Sundstrand Corporation | Torque control for starling system |
| RU2392465C2 (ru) * | 2008-05-12 | 2010-06-20 | Михаил Юрьевич Воробьев | Способ охлаждения газотурбинных двигателей при аварийном (внезапном) выключении энергетических установок |
| FR2942001A1 (fr) * | 2009-02-11 | 2010-08-13 | Snecma | Systeme de surveillance de l'etat de sante des equipements intervenant dans la capacite de demarrage d'un turboreacteur |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5825933B2 (ja) * | 1978-03-04 | 1983-05-31 | トヨタ自動車株式会社 | 液体微粒化装置 |
| JPS63136234U (ru) * | 1987-02-27 | 1988-09-07 | ||
| JPH01127933A (ja) * | 1987-11-13 | 1989-05-19 | Hino Motors Ltd | エンジンの異常検出装置 |
| US5281347A (en) * | 1989-09-20 | 1994-01-25 | Nippon Oil Co., Ltd. | Lubricating composition for internal combustion engine |
| US5050451A (en) * | 1990-10-01 | 1991-09-24 | Eaton Corporation | Transmission lubricant temperature/viscosity determination method/apparatus |
| JP3066380B2 (ja) * | 1995-05-18 | 2000-07-17 | 防衛庁技術研究本部長 | 過給機構付き燃焼器 |
| JP2003004234A (ja) * | 2001-06-21 | 2003-01-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃焼器支持装置 |
| DE102006021430A1 (de) * | 2006-05-05 | 2007-11-08 | Siemens Ag | Aktives Sensorelement und Verfahren zur Ermittlung der Temperatur eines aktiven Sensorelements |
| US7665352B2 (en) * | 2007-02-06 | 2010-02-23 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Adaptive oil pressure fault detection |
| JP5363008B2 (ja) * | 2008-02-28 | 2013-12-11 | 本田技研工業株式会社 | オイル劣化判定装置 |
| WO2014169019A2 (en) * | 2013-04-12 | 2014-10-16 | Dana Limited | Monitoring and prognostic system and method for determining a remaining useful life of lubricant in wet clutch transmissions |
-
2013
- 2013-09-13 FR FR1358857A patent/FR3010737B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2014
- 2014-09-10 JP JP2016542352A patent/JP6461976B2/ja active Active
- 2014-09-10 CA CA2923759A patent/CA2923759C/fr active Active
- 2014-09-10 ES ES14784271.0T patent/ES2654095T3/es active Active
- 2014-09-10 US US15/021,071 patent/US9945246B2/en active Active
- 2014-09-10 EP EP14784271.0A patent/EP3044445B1/fr active Active
- 2014-09-10 WO PCT/FR2014/052238 patent/WO2015036694A1/fr active Application Filing
- 2014-09-10 KR KR1020167009697A patent/KR102208379B1/ko active IP Right Grant
- 2014-09-10 RU RU2016114135A patent/RU2660989C2/ru active
- 2014-09-10 PL PL14784271T patent/PL3044445T3/pl unknown
- 2014-09-10 CN CN201480050640.1A patent/CN105531465B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2105177C1 (ru) * | 1994-07-12 | 1998-02-20 | Акционерное общество открытого типа "Самарский научно-технический комплекс "Двигатели НК" | Способ предотвращения коксования масла в опоре турбины газотурбинного двигателя, работающего в составе газоперекачивающего агрегата, либо энергоустановки для привода электрогенератора |
| EP1605148A1 (fr) * | 2004-06-10 | 2005-12-14 | Snecma | Procédé et système de protection des injecteurs de carburant de turbine à gaz |
| US20050279102A1 (en) * | 2004-06-17 | 2005-12-22 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Modulated current gas turbine engine starting system |
| US20070084214A1 (en) * | 2005-10-19 | 2007-04-19 | Hamilton Sundstrand Corporation | Torque control for starling system |
| RU2392465C2 (ru) * | 2008-05-12 | 2010-06-20 | Михаил Юрьевич Воробьев | Способ охлаждения газотурбинных двигателей при аварийном (внезапном) выключении энергетических установок |
| FR2942001A1 (fr) * | 2009-02-11 | 2010-08-13 | Snecma | Systeme de surveillance de l'etat de sante des equipements intervenant dans la capacite de demarrage d'un turboreacteur |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105531465B (zh) | 2017-07-11 |
| FR3010737A1 (fr) | 2015-03-20 |
| WO2015036694A1 (fr) | 2015-03-19 |
| CA2923759C (fr) | 2021-05-25 |
| PL3044445T3 (pl) | 2018-02-28 |
| US9945246B2 (en) | 2018-04-17 |
| CA2923759A1 (fr) | 2015-03-19 |
| KR102208379B1 (ko) | 2021-01-27 |
| JP2016532056A (ja) | 2016-10-13 |
| KR20160083857A (ko) | 2016-07-12 |
| CN105531465A (zh) | 2016-04-27 |
| RU2016114135A3 (ru) | 2018-06-20 |
| US20160230589A1 (en) | 2016-08-11 |
| JP6461976B2 (ja) | 2019-01-30 |
| FR3010737B1 (fr) | 2015-08-21 |
| RU2016114135A (ru) | 2017-10-16 |
| ES2654095T3 (es) | 2018-02-12 |
| EP3044445A1 (fr) | 2016-07-20 |
| EP3044445B1 (fr) | 2017-11-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2660739C2 (ru) | Способ контроля степени коксования на уровне прокладок при помощи вала газогенератора | |
| US11162428B2 (en) | Method of starting a gas turbine engine | |
| JP6263203B2 (ja) | タービンエンジンの始動インジェクタの目詰まり度を監視するための方法 | |
| EP3409927B1 (en) | Transient control to extend part life in gas turbine engine | |
| CN105314117A (zh) | 用于检测涡轮轴引擎的进气口处的结冰的方法和设备 | |
| US9896958B2 (en) | Method for monitoring an ignition sequence of a turbomachine engine | |
| RU2660989C2 (ru) | Контроль степени коксования на динамических уплотнениях посредством стартера | |
| CN110715710A (zh) | 液位计故障检测方法及装置 | |
| CN106536896B (zh) | 检测涡轮轴发动机中的阀的故障的方法 | |
| CA3011470A1 (en) | Method and system for detecting an abnormal engine start |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HZ9A | Changing address for correspondence with an applicant |