RU2741686C1 - Способ эксплуатации двигателя по его техническому состоянию - Google Patents
Способ эксплуатации двигателя по его техническому состоянию Download PDFInfo
- Publication number
- RU2741686C1 RU2741686C1 RU2019144102A RU2019144102A RU2741686C1 RU 2741686 C1 RU2741686 C1 RU 2741686C1 RU 2019144102 A RU2019144102 A RU 2019144102A RU 2019144102 A RU2019144102 A RU 2019144102A RU 2741686 C1 RU2741686 C1 RU 2741686C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- engine
- operating
- turbine
- range
- sub
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M15/00—Testing of engines
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области эксплуатации газотурбинных двигателей и используется для оценки их остаточного ресурса. Способ эксплуатации двигателя по его техническому состоянию включает определение фактической наработки двигателя, сравнение ее с допустимыми значениями и определение остаточного ресурса двигателя. При эксплуатации газотурбинного двигателя фиксируют рабочий диапазон двигателя по температуре газа за турбиной и разбивают его на не менее чем два поддиапазона по значению температуры газа за турбиной при номинальном значении мощности, в каждом из которых при граничных значениях температуры газа и соответствующих этим значениям тепловым и газодинамическим нагрузкам на деталь при заданном значении ресурса на основе характеристик материала детали определяют коэффициенты запаса статической прочности Kmi с учетом предела ползучести материала, выбирают наиболее нагруженную деталь с минимальным значением Kmi, для каждого поддиапазона определяют среднее значение коэффициента Kmi ср., в первом поддиапазоне от значения температуры газа за турбиной при номинальном значении мощности; среднее значение коэффициентов запаса принимают за базовое значение Кmi ср. баз., затем определяют для каждого поддиапазона отношения bi=Km ср. баз./ Kmi ср., а интервал времени Тэ, в течение которого сохраняется работоспособное состояние двигателя, определяют по формуле: Тэ=Σbi* τi, где τi - фактическая наработка двигателя при работе в каждом поддиапазоне; bi - коэффициент пересчета фактической наработки к более нагруженным режимам. Предложенный способ позволяет увеличить ресурс и продолжительность жизненного цикла двигателя за счет учета реальной нагрузки на его детали в ходе эксплуатации. 3 табл.
Description
Изобретение относится к области эксплуатации газотурбинных двигателей и используется для оценки их остаточного ресурса.
Наиболее близким аналогом заявляемого технического решения является способ эксплуатации двигателя по его техническому состоянию, включающий определение фактической наработки двигателя и сравнение ее с допустимыми значениями, и определение остаточного ресурса двигателя (Прототип: RU 2162213, МПК G01M 15/00, опубл. 20.01.2001 г.).
К недостаткам известного способа следует отнести то, что в нем не учитываются реальные режимы работы двигателя и его деталей, что приводит к преждевременному снятию двигателя с эксплуатации и отправки его на ремонтное обслуживание.
Задачей заявляемого способа является повышение ресурса и продолжительности жизненного цикла двигателя, за счет учета реальной нагрузки на его детали в ходе эксплуатации.
Указанная задача достигается тем, что в способе эксплуатации двигателя по его техническому состоянию включающем определение фактической наработки двигателя, сравнение ее с допустимыми значениями, и определение остаточного ресурса двигателя, согласно заявляемому решению, для газотурбинного двигателя, предварительно для, по меньшей мере, трех идентичных эксплуатируемому двигателей определяют диапазон температур газа за турбиной по статистике их наработки не менее чем за год, далее формируют рабочий диапазон температур, где за минимальное значение принимают наименьшее значение температуры газа за турбиной из статистики наработки, а за максимальное - наибольшее из значений температур газа за турбиной, заявленных для данных двигателей на номинальной мощности, затем полученный рабочий диапазон температур разбивают, по меньшей мере, на два равных поддиапазона, после чего для наиболее напряженных деталей эксплуатируемого двигателя в каждой граничной точке рабочего диапазона температур определяют их коэффициент запаса статической прочности Кmi, как отношение предела длительной прочности материала детали к ее эквивалентному напряжению с учетом свойств ползучести, далее выбирают контрольную деталь с наименьшим значением коэффициента запаса статической прочности Кmi, для которой в каждом из поддиапазонов рабочих температур определяют среднее значение коэффициента запаса статической прочности Кmi ср., при этом среднее значение коэффициента запаса статической прочности поддиапазона с максимальным значением температуры газа за турбиной принимают за базовое Кm ср. баз., затем для каждого поддиапазона рабочих температур контрольной детали определяют коэффициент пересчета фактической наработки bi как отношение базового коэффициента запаса статической прочности к коэффициенту запаса статической прочности соответствующего поддиапазона, после чего, в ходе эксплуатации двигателя, фиксируют его фактическую наработку τi в каждом из поддиапазонов рабочих температур и затем определяют итоговую наработку Тэ по формуле T3=Σbi* τi на основе которой судят о оставшемся ресурсе работы двигателя.
Выбор по меньшей мере трех идентичных эксплуатируемому двигателей, определение диапазона температур газа за турбиной по статистике их наработки не менее чем за год, формирование рабочего диапазона температур, где за минимальное значение принимают наименьшее значение температуры газа за турбиной из статистики наработки, а за максимальное наибольшее из значений температур газа за турбиной заявленных для данных двигателей на номинальной мощности позволит учесть все внешние факторы, влияющие на режимы работы двигателей в течение эксплуатации, а также учесть различия в их характеристиках, связанных с процессом производства и сборки.
Разбитие рабочего диапазона температур, по меньшей мере, на два равных поддиапазона, определение для наиболее напряженных деталей эксплуатируемого двигателя в каждой граничной точке рабочего диапазона температур их коэффициента запаса статической прочности Kmi как отношение предела длительной прочности материала детали к ее эквивалентному напряжению с учетом свойств ползучести, и выбор контрольной детали с наименьшим значением коэффициента запаса статической прочности Kmi, позволит выявить деталь с максимальным напряжением, в которой процесс разрушения при прочих равных начнется раньше, чем в остальных.
Определение для контрольной детали в каждом из поддиапазонов рабочих температур среднего значения коэффициента запаса статической прочности Кmi ср., принятие среднего значение коэффициента запаса статической прочности поддиапазона с максимальным значением температуры газа за турбиной за базовое Кm ср. баз., и определение для каждого поддиапазона рабочих температур контрольной детали коэффициента пересчета фактической наработки bi, как отношение базового коэффициента запаса статической прочности к коэффициенту запаса статической прочности соответствующего поддиапазона, позволит для каждого поддиапазона определять время наработки двигателя с учетом температурного режима его эксплуатации, при этом разбитие рабочего диапазона температур более, чем на два поддиапазона, позволит повышать точность предложенного способа.
Фиксация в ходе эксплуатации двигателя его фактической наработки τi в каждом из поддиапазонов рабочих температур и определение итоговой наработки Тэ по формуле Tэ=Σbi* τi, на основе которой судят о оставшемся ресурсе работы двигателя, позволит определить точное время наработки и установить реальный оставшийся ресурс двигателя.
Пример реализации заявленного способа.
По результатам эксплуатации трех газотурбинных двигателей за год определяют диапазон температур газа за турбиной Тт на номинальной мощности с учетом заявленной температуры для соответствующего двигателя.
В результате получают рабочий диапазон по температуре газа за турбиной Тт, где за минимальное значение принимают наименьшее значение температуры газа за турбиной из статистики наработки Тт min=635°С, а за максимальное наибольшее из значений температур газа за турбиной, заявленных для данных двигателей на номинальной мощности Тт mах=765°С.
Затем полученный рабочий диапазон температур разбивают на два равных поддиапазона: диапазон 1 - 765…700°С, диапазон 2 - 700…635°С, и для наиболее напряженных деталей двигателя в каждой граничной точке определяют коэффициент запаса статической прочности Кmi, как отношение предела длительной прочности материала детали δqni к ее эквивалентному напряжению с учетом свойств ползучести δeqvi.
Из полученных значений видно, что деталью с наименьшим запасом статической прочности является лопатка турбины, и соответственно ее выбирают как контрольную деталь.
Далее для контрольной детали в каждом из поддиапазонов рабочих температур определяют среднее значение коэффициента запаса статической прочности Кmi ср.
При этом среднее значение коэффициента запаса статической прочности поддиапазона с максимальным значением температуры газа за турбиной принимают за базовое Кm ср. баз. В данном случае максимальное значение температуры Тт=765°С и соответственно за Кm ср. баз принимают Km1cp=1,47.
Затем для каждого поддиапазона рабочих температур лопатки турбины (контрольной детали) определяют коэффициент пересчета фактической наработки bi, как отношение базового коэффициента запаса статической прочности к коэффициенту запаса статической прочности соответствующего поддиапазона.
После этого оценивают наработку τi эксплуатируемого двигателя в каждом из поддиапазонов рабочих температур газа за турбиной:
τ1=1730 часов
τ2=2806 часов,
и затем определяют итоговую наработку Тэ следующим образом:
Тэ=b1* τ1+b2* τ2=1*1730+0,84*2806=4087 часов
Получив реальное значение итоговой наработки, можно судить об оставшемся ресурсе эксплуатируемого двигателя, сравнив полученное значение итоговой наработки с заявленным предельно допустимым.
Таким образом, учет реальной нагрузки на детали газотурбинного двигателя в ходе эксплуатации позволит более точно оценить его итоговую наработку, тем самым повысив ресурс и продолжительность жизненного цикла газотурбинного двигателя.
Claims (1)
- Способ эксплуатации двигателя по его техническому состоянию, включающий определение фактической наработки двигателя, сравнение ее с допустимыми значениями и определение остаточного ресурса двигателя, отличающийся тем, что для газотурбинного двигателя, предварительно для, по меньшей мере, трех идентичных эксплуатируемому двигателей определяют диапазон температур газа за турбиной по статистике их наработки не менее чем за год, далее формируют рабочий диапазон температур, где за минимальное значение принимают наименьшее значение температуры газа за турбиной из статистики наработки, а за максимальное - наибольшее из значений температур газа за турбиной, заявленных для данных двигателей на номинальной мощности, затем полученный рабочий диапазон температур разбивают по меньшей мере на два равных поддиапазона, после чего для наиболее напряженных деталей эксплуатируемого двигателя в каждой граничной точке рабочего диапазона температур определяют их коэффициент запаса статической прочности Кmi как отношение предела длительной прочности материала детали к ее эквивалентному напряжению с учетом свойств ползучести, далее выбирают контрольную деталь с наименьшим значением коэффициента запаса статической прочности Кmi, для которой в каждом из поддиапазонов рабочих температур определяют среднее значение коэффициента запаса статической прочности Кmi ср., при этом среднее значение коэффициента запаса статической прочности поддиапазона с максимальным значением температуры газа за турбиной принимают за базовое Кm ср. баз., затем для каждого поддиапазона рабочих температур контрольной детали определяют коэффициент пересчета фактической наработки bi как отношение базового коэффициента запаса статической прочности к коэффициенту запаса статической прочности соответствующего поддиапазона, после чего в ходе эксплуатации двигателя фиксируют его фактическую наработку τi в каждом из поддиапазонов рабочих температур и затем определяют итоговую наработку Тэ по формуле Tэ=Σbi* τi, на основе которой судят о оставшемся ресурсе работы двигателя.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019144102A RU2741686C1 (ru) | 2019-12-26 | 2019-12-26 | Способ эксплуатации двигателя по его техническому состоянию |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019144102A RU2741686C1 (ru) | 2019-12-26 | 2019-12-26 | Способ эксплуатации двигателя по его техническому состоянию |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2741686C1 true RU2741686C1 (ru) | 2021-01-28 |
Family
ID=74554270
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019144102A RU2741686C1 (ru) | 2019-12-26 | 2019-12-26 | Способ эксплуатации двигателя по его техническому состоянию |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2741686C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113985294A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-01-28 | 山东大学 | 一种电池剩余寿命的预估方法及装置 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2162213C1 (ru) * | 2000-02-18 | 2001-01-20 | Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка | Способ оценки остаточного ресурса дизеля |
RU2459229C2 (ru) * | 2007-08-15 | 2012-08-20 | Дженерал Электрик Компани | Способы и системы разработки технологии вероятностной оценки срока службы на основе опытных данных |
RU2536759C1 (ru) * | 2013-12-04 | 2014-12-27 | Открытое акционерное общество "Севернефтегазпром" | Способ технического диагностирования газотурбинной установки |
-
2019
- 2019-12-26 RU RU2019144102A patent/RU2741686C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2162213C1 (ru) * | 2000-02-18 | 2001-01-20 | Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка | Способ оценки остаточного ресурса дизеля |
RU2459229C2 (ru) * | 2007-08-15 | 2012-08-20 | Дженерал Электрик Компани | Способы и системы разработки технологии вероятностной оценки срока службы на основе опытных данных |
RU2536759C1 (ru) * | 2013-12-04 | 2014-12-27 | Открытое акционерное общество "Севернефтегазпром" | Способ технического диагностирования газотурбинной установки |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113985294A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-01-28 | 山东大学 | 一种电池剩余寿命的预估方法及装置 |
CN113985294B (zh) * | 2021-12-29 | 2022-04-01 | 山东大学 | 一种电池剩余寿命的预估方法及装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2741686C1 (ru) | Способ эксплуатации двигателя по его техническому состоянию | |
US6250166B1 (en) | Simulated dovetail testing | |
CN109885920B (zh) | 一种航空发动机涡轮叶片的高低周复合疲劳寿命预测方法 | |
JP4176777B2 (ja) | ガスタービン高温部品のき裂進展予測方法及びこの方法を用いたき裂進展予測装置 | |
US9200984B2 (en) | Condition based lifing of gas turbine engine components | |
US20090228230A1 (en) | System and method for real-time detection of gas turbine or aircraft engine blade problems | |
CN107122531B (zh) | 一种基于加速寿命试验的高速叶轮寿命评估方法 | |
JP6883121B2 (ja) | 稼働中に腐食損傷を受けるパワータービンのディスクの長寿命化 | |
CN107667280B (zh) | 机器部件的调度检查和预测寿命终止 | |
CN115640666B (zh) | 一种基于损伤等效的航空发动机加速任务试车谱编制方法 | |
CN111400876B (zh) | 一种基于不同约束条件下的金属构件热机械疲劳寿命预测方法 | |
US9896958B2 (en) | Method for monitoring an ignition sequence of a turbomachine engine | |
EP2672075B1 (en) | Method and system for determining creep capability of turbine components prior to operation | |
KR102135382B1 (ko) | 고온부품의 열 피로 평가 방법 | |
US20140358452A1 (en) | Method for estimating crack length progressions | |
Day et al. | Life fraction hardening applied to a modified theta projection creep model for a nickel-based super-alloy | |
JP5120211B2 (ja) | 平均応力評価パラメータの算出方法 | |
CN102564881B (zh) | 钛合金防粘连效果模拟测试装置 | |
RU2645184C2 (ru) | Способ эксплуатации газовой турбины ниже порога ее номинальной выходной мощности | |
RU153512U1 (ru) | Устройство для испытания на прочность лопаточного диска турбомашины с вильчатым соединением | |
Eriksson et al. | The effect of notches on the fatigue life of a nickel-base gas turbine disk material | |
Cruz-Manzo et al. | Analysis of performance of a twin-shaft gas turbine during hot-end damage in the gas generator turbine | |
JP2003035608A (ja) | Ni基合金製部品のメタル温度、材料特性推定法 | |
JP2017096675A (ja) | 部材の劣化度評価方法 | |
CN110646205A (zh) | 一种长寿命航空发动机的加速等效试验方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TC4A | Change in inventorship |
Effective date: 20210407 |