RU2745820C1 - Способ диагностики технического состояния газотурбинного двигателя - Google Patents
Способ диагностики технического состояния газотурбинного двигателя Download PDFInfo
- Publication number
- RU2745820C1 RU2745820C1 RU2020118695A RU2020118695A RU2745820C1 RU 2745820 C1 RU2745820 C1 RU 2745820C1 RU 2020118695 A RU2020118695 A RU 2020118695A RU 2020118695 A RU2020118695 A RU 2020118695A RU 2745820 C1 RU2745820 C1 RU 2745820C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- engine
- gas turbine
- turbine engine
- parameters
- oil
- Prior art date
Links
Images
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
- G01M15/14—Testing gas-turbine engines or jet-propulsion engines
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
Abstract
Изобретение относится к неразрушающему контролю технического состояния газотурбинных двигателей. Способ диагностики технического состояния газотурбинного двигателя, заключающийся в том, что выбирают параметры, подлежащие диагностическому контролю, текущее значение которых регистрируют на диагностируемом газотурбинном двигателе. Для диагностики газотурбинного двигателя по его любому узлу для последнего выбирают по меньшей мере два параметра, характеризующие его работоспособность и экспериментально определяют их предельно допустимые значения отклонений для данного типа двигателя. После чего в ходе работы двигателя в текущий момент времени вычисляют среднее значение для каждого выбранного параметра за предшествующий короткий и длинный временной периоды, при отношении короткого временного периода к длинному в интервале 0,002-0,1, и определяют их разность. Далее вычисляют отношение полученных разностей к соответствующим предельно допустимым значениям отклонений параметров, а затем суммируют их, и если полученная сумма отношений превышает единицу, то делают вывод о неисправности диагностируемого двигателя. Для диагностики газотурбинного двигателя по узлу компрессора низкого давления в качестве параметров, характеризующих его работоспособность, выбирают разницу между значением температуры слива масла из опоры турбины и значением температуры масла на входе в двигатель за фильтром, а также значение перепада давления масла на фильтре в магистрали общей откачки масла из двигателя и значение вибрации промежуточного корпуса газогенератора. Газотурбинный двигатель подвергают диагностике не менее 1 раза в минуту. Технический результат - расширение технологических возможностей способа по определению дефектов, влияющих на работоспособность узлов газотурбинного двигателя процессе его эксплуатации, выявление неисправностей на ранних стадиях и возможность отслеживания технического состояния двигателя в динамике. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.
Description
Изобретение относится к неразрушающему контролю технического состояния газотурбинных двигателей, а именно, к способам технической диагностики дефектов, влияющих на работоспособность узлов газотурбинного двигателя при его испытаниях и эксплуатации, и может найти применение в двигателестроении для выявления наличия дефектов.
Наиболее близким к предложенному, является способ диагностики технического состояния газотурбинного двигателя, включающий выбор параметров, подлежащих диагностическому контролю, определение рабочих значений контролируемых параметров на двигателе в заведомо исправном состоянии, измерение с помощью датчиков параметров с выбранной частотой в пределах эталонных промежутков времени на диагностируемом газотурбинном двигателе, определение начала значимого отклонения измеренных параметров от их рабочих значений при появлении какого-либо дефекта.
/RU №2445598 МПК7 G01M 15/14. Опубл.: 20.03.2012/.
Недостатком известного способа является то, что сравнения измеренных и рабочих значений контролируемых параметров на двигателе, характеризующих среду и условия работы его узлов, дают лишь обобщенную оценку изменений, происходящих в узлах двигателя, в частности, дефектов влияющих на работоспособность подшипниковых опор в процессе эксплуатации, и недостаточно точно указывают конкретную проблему, которая стала причиной ухудшения технического состояния двигателя, что приводит к несвоевременной запоздалой или, наоборот, преждевременной остановке двигателя.
Ожидаемым техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое решение, является расширение технологических возможностей способа по определению дефектов, влияющих на работоспособность узлов газотурбинного двигателя процессе его эксплуатации, выявление неисправностей на ранних стадиях и возможность отслеживания технического состояния двигателя в динамике.
Технический результат достигается тем, что в известном способе диагностики технического состояния газотурбинного двигателя, заключающемся в том, что выбирают параметры, подлежащие диагностическому контролю, текущее значение которых регистрируют на диагностируемом газотурбинном двигателе, согласно предложению для диагностики газотурбинного двигателя по его любому узлу для последнего выбирают по меньшей мере два параметра, характеризующие его работоспособность и экспериментально определяют их предельно допустимые значения отклонений для данного типа двигателя, после чего в ходе работы двигателя в текущий момент времени вычисляют среднее значение для каждого выбранного параметра за предшествующий короткий и длинный временной периоды, при отношении короткого временного периода к длинному в интервале 0,002-0,1, и определяют их разность, далее вычисляют отношение полученных разностей к соответствующим предельно допустимым значениям отклонений параметров, а затем суммируют их, и если полученная сумма отношений превышает единицу, то делают вывод о неисправности диагностируемого двигателя.
Для диагностики газотурбинного двигателя по узлу компрессора низкого давления в качестве параметров, характеризующих его работоспособность, выбирают разницу между значением температуры слива масла из опоры турбины и значением температуры масла на входе в двигатель за фильтром, а также значение перепада давления масла на фильтре в магистрали общей откачки масла из двигателя и значение вибрации промежуточного корпуса газогенератора. Газотурбинный двигатель подвергают диагностике не менее 1 раза в мин.
Особенностью предложенного решения является то, что измерение с помощью датчиков параметров с выбранной частотой производят на коротком и длинном промежутках времени, при отношении продолжительности короткого измерительного промежутка к времени длинного равном 0,002-0,1. Конкретные значения отношения продолжительностей коротких и длинных участков выбираются экспериментально в зависимости от точности определения момента возникновения неисправности.
Диагностика двигателя с частотой не менее 1 раза в мин позволяет своевременно обнаруживать дефекты узлов двигателя.
Метод может использоваться для контроля разных узлов двигателя. Для диагностики каждого узла выбирается как минимум два параметра с одной стороны для снижения влияния на результат работы недостоверности измерений любого параметра, а с другой - для возможности обнаружения отказа на более ранней стадии.
В качестве примера продемонстрируем работу метода для контроля передней опоры компрессора низкого давления (роликовый подшипник, насос откачки масла).
Для контроля передней опоры компрессора низкого давления (роликовый подшипник, насос откачки масла) используют следующие параметры:
• ΔТМ=(Т606-Т607)°С, где Т606 температура слива масла из опоры турбины, Т607 - температура масла на входе в двигатель за фильтром;
• dРф2 - перепад давления масла на фильтре (Ф13) в магистрали общей откачки масла из двигателя, кгс/см2;
• В1 - вибрация промежуточного корпуса газогенератора (гориз.), мм/с.
Для других узлов возможны другие комбинации параметров.
Например, для диагностики опоры компрессора низкого давления, компрессора высокого давления:
• ΔТМ=(Т638 - Т607)°С, где Т638 температура слива масла из передней опоры КВД, Т607 - температура масла на входе в двигатель за фильтром;
• dРф2 - перепад давления масла на фильтре (Ф13) в магистрали общей откачки масла из двигателя, кгс/см2;
• В1 - вибрация промежуточного корпуса газогенератора (гориз.), мм/с;
• В2 - вибрация корпуса силовой турбины (гориз.), мм/с;
• Pc1 - давление суфлирования опор КНД и КВД перед центробежным суфлером газогенератора, кгс/см2;
• Р615 - давление масла в магистрали общей откачки, кгс/см2.
Для диагностики опоры турбины газогенератора:
• ΔТМ=(Т606-Т607)°С, где Т606 температура слива масла из опоры турбины, Т607 - температура масла на входе в двигатель за фильтром;
• dРф2 - перепад давления масла на фильтре (Ф13) в магистрали общей откачки масла из двигателя, кгс/см2;
• В1 - вибрация промежуточного корпуса газогенератора (гориз.), мм/с;
• В2 - вибрация корпуса силовой турбины (гориз.), мм/с;
• Рс2 - давление суфлирования опоры турбины перед центробежным суфлером ГГ, кгс/см2;
• Р615 - давление масла в магистрали общей откачки, кгс/см2.
Для диагностики передней опоры силовой турбины:
• ΔТМ=(Т1002-Т607)°С, где Т1002 - температура слива масла из передней опоры СТ, °С, Т607 - температура масла на входе в двигатель за фильтром;
• dРф2 - перепад давления масла на фильтре (Ф13) в магистрали общей откачки масла из двигателя, кгс/см2;
• В1 - вибрация промежуточного корпуса газогенератора (гориз.), мм/с;
• В2 - вибрация корпуса силовой турбины (гориз.), мм/с;
• Рс3 - давление суфлирования опор СТ, кгс/см2;
• Р615 - давление масла в магистрали общей откачки, кгс/см2.
Для диагностики задней опоры силовой турбины:
• ΔТМ=(Т1003-Т607)°С, где температура слива масла из задней опоры СТ, °С, Т607 - температура масла на входе в двигатель за фильтром;
• dРф2 - перепад давления масла на фильтре (Ф13) в магистрали общей откачки масла из двигателя, кгс/см2;
• В1 - вибрация промежуточного корпуса газогенератора (гориз.), мм/с;
• В2 - вибрация корпуса силовой турбины (гориз.), мм/с;
• Рс3 - давление суфлирования опор СТ, кгс/см2;
• Р615 - давление масла в магистрали общей откачки, кгс/см2.
Для каждого из параметров непрерывно, все время работы изделия вычисляется два усредненных значения за «короткий» (например 6 минут для двигателя АЛ31СТ) и «длинный» (например 24 ч) периоды времени.
При этом вычисленное среднее за «длинный» период отражает текущее состояние двигателя с учетом его износа и внешних факторов (температура, давление) и является базой для обнаружения отклонения «быстрого» среднего при произошедшем отказе.
Вычисляется рассогласование между двумя усредненными значениями.
Появление разности между «быстрым» и «коротким» означает изменение состояния узла характерное для отказа. Вычисляется отношение рассогласования к пороговому значению.
Отношение текущего рассогласования к пороговому значению, которое было ранее выбрано как соответствующее отказу, позволяет определить, достигнут ли уровень отказного рассогласования по текущему параметру.
Отношения рассогласований для каждого из параметров суммируются. При превышении суммой значения 1 формируется предупредительное сообщение о неисправности узла.
Суммирование отношений рассогласований всех текущих параметров позволяет по сумме сигналов сформировать сигнал отказа раньше, чем по одному из параметров. Значение 1 в сумме параметров означает превышение или одним из параметров назначенного допустимого уровня или то, что несколько параметров одновременно существенно изменились, что также является признаком отказа.
На графиках (фиг. 1) изображено изменение во времени параметров контроля (пунктир) ΔТМ, dРф2, В1 при возникновении дефекта, а также параметров контроля усредненных за короткий период (штрих два пунктир) ΔТМбф, dРф2бф, В1бф, и за длинный период (штрих пунктир) ΔТМмф, dРф2мф, В1мф.
На оси параметров для демонстрации эффективности способа нанесены предельные значения для формирования сигнала аварийного останова (АО) при использовании обычного контроля по допуску:
ΔТМ_АО=70- предельный перепад температуры масла для формирования АО
dРф2_АО=0,6 - предельный перепад давления масла на фильтре для формирования АО
В1_АО=70 - предельный уровень вибрации для формирования АО
На оси времени:
t0 - момент фактического возникновения дефекта
tАО - момент формирования АО при использовании предлагаемого метода контроля
t1T - момент формирования АО при использовании предлагаемого метода контроля с использованием только одного параметра ΔТМ
t2T - момент формирования АО при использовании обычного допускового контроля ΔТМ
t1P - момент формирования АО при использовании предлагаемого метода контроля с использованием только одного параметра dРф2
t2P - момент формирования АО при использовании обычного допускового контроля dРф2
t1B - момент формирования АО при использовании предлагаемого метода контроля с использованием только одного параметра В1
t2B - момент формирования АО при использовании обычного допускового контроля В1.
До возникновения дефекта в узле, для изделия, работающего на установившемся режиме, параметры контроля изменяются во времени незначительно, под воздействием износа, внутри суточных циклов изменения температуры и т.д. и к моменту возникновения дефекта значения параметров средние за короткий и длинный циклы фактически равны текущему значению параметра.
При возникновении дефекта в узле (например, снижение подачи масла) начинается плавное увеличение значений всех 3-х параметров, продолжающееся все время развития дефекта, средние значения за выбранные периоды также начинают расти, при этом скорость роста значения за «короткий» период и скорость роста значения за «длинный» отличаются обратно пропорционально длительностям периодов. В начальной стадии проявления дефекта образуется разница между значениями «короткого» среднего и «длинного» среднего.
Для принятия решения об остановке двигателя по отклонению одного из параметров выбрано предельное значение рассогласования для каждого из параметров, для МахТ=8°С, для МахР=0,08 кгс/см2, MaxV 6мм/с.
Предположим, что к моменту возникновения дефекта фактические значения:
ΔТМ=50°С,
dРф2=0,3кгс/см2,
В1=30 мм/с,
средние значения параметров за 24 часа:
ΔТМбм=50°С,
dРф2мф=0,3 кгс/см2,
В1мф=30 мм/с,
средние значения параметров за 6 минут:
ΔТМбф=50°С,
dРф2бф=0,3 кгс/см2,
В1бф=30 мм/с,
при отказе:
ΔТМ растет со скоростью 1°С/мин,
dРф2бф растет со скоростью 0,01 кгс/см2,
В1 растет со скоростью 1(мм/с)/мин.
Установленных порогов обычного допускового контроля параметры достигнут через:
t2T=(70-50)/1=20 мин
t2P=(0,6-0,3)/0,01=30 мин
t2B=(70-30)/1=40 мин.
В таблице 1 приведены значения фильтров, полученные в переходном процессе.
Время формирования сигнала неисправности по одному из параметров:
t1T=11 мин
t1P=11 мин
t1B=9 мин.
Даже при использовании предлагаемого метода с одним параметром графики демонстрируют преимущество в скорости формирования аварийного останова (9 мин) относительно обычного допускового контроля (20 мин).
Время формирования сигнала АО по суммарному критерию (1,03)
t1T=5 мин.
При использовании нескольких параметров одновременно, время обнаружения отказа существенно меньше, чем при использовании предлагаемого способа только с одним параметром и чем при использовании обычного допускового контроля.
Таким образом, предложенный способ является более достоверным и точным.
Применение предложенного способа по определению дефектов, влияющих на работоспособность узлов газотурбинного двигателя в процессе его эксплуатации, расширяет технологические возможности по выявлению неисправностей на ранних стадиях их возникновения и позволяет отслеживать техническое состояние двигателя в динамике.
Claims (3)
1. Способ диагностики технического состояния газотурбинного двигателя, заключающийся в том, что выбирают параметры, подлежащие диагностическому контролю, текущее значение которых регистрируют на диагностируемом газотурбинном двигателе, отличающийся тем, что для диагностики газотурбинного двигателя по его любому узлу для последнего выбирают по меньшей мере два параметра, характеризующие его работоспособность и экспериментально определяют их предельно допустимые значения отклонений для данного типа двигателя, после чего в ходе работы двигателя в текущий момент времени вычисляют среднее значение для каждого выбранного параметра за предшествующий короткий и длинный временной периоды, при отношении короткого временного периода к длинному в интервале 0,002-0,1, и определяют их разность, далее вычисляют отношение полученных разностей к соответствующим предельно допустимым значениям отклонений параметров, а затем суммируют их, и если полученная сумма отношений превышает единицу, то делают вывод о неисправности диагностируемого двигателя.
2. Способ диагностики технического состояния газотурбинного двигателя по п. 1, отличающийся тем, что для диагностики газотурбинного двигателя по узлу компрессора низкого давления в качестве параметров, характеризующих его работоспособность, выбирают разницу между значением температуры слива масла из опоры турбины и значением температуры масла на входе в двигатель за фильтром, а также значение перепада давления масла на фильтре в магистрали общей откачки масла из двигателя и значение вибрации промежуточного корпуса газогенератора.
3. Способ диагностики технического состояния газотурбинного двигателя по п. 1, отличающийся тем, что газотурбинный двигатель подвергают диагностике не менее 1 раза в минуту.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020118695A RU2745820C1 (ru) | 2020-06-05 | 2020-06-05 | Способ диагностики технического состояния газотурбинного двигателя |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020118695A RU2745820C1 (ru) | 2020-06-05 | 2020-06-05 | Способ диагностики технического состояния газотурбинного двигателя |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2745820C1 true RU2745820C1 (ru) | 2021-04-01 |
Family
ID=75353250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020118695A RU2745820C1 (ru) | 2020-06-05 | 2020-06-05 | Способ диагностики технического состояния газотурбинного двигателя |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2745820C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2774563C1 (ru) * | 2021-07-02 | 2022-06-21 | Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Способ эксплуатации газотурбинной установки |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7020595B1 (en) * | 1999-11-26 | 2006-03-28 | General Electric Company | Methods and apparatus for model based diagnostics |
| RU2369854C2 (ru) * | 2007-10-01 | 2009-10-10 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Способ контроля состояния газотурбинного двигателя |
| RU2446386C1 (ru) * | 2010-11-26 | 2012-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют") | Способ параметрической диагностики компрессора газотурбинного двигателя |
| 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 |
-
2020
- 2020-06-05 RU RU2020118695A patent/RU2745820C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7020595B1 (en) * | 1999-11-26 | 2006-03-28 | General Electric Company | Methods and apparatus for model based diagnostics |
| RU2369854C2 (ru) * | 2007-10-01 | 2009-10-10 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Способ контроля состояния газотурбинного двигателя |
| RU2446386C1 (ru) * | 2010-11-26 | 2012-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют") | Способ параметрической диагностики компрессора газотурбинного двигателя |
| 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 (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2774563C1 (ru) * | 2021-07-02 | 2022-06-21 | Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Способ эксплуатации газотурбинной установки |
| RU2813716C1 (ru) * | 2023-06-06 | 2024-02-15 | Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Способ диагностики технического состояния газотурбинного двигателя |
| RU2812379C1 (ru) * | 2023-06-30 | 2024-01-30 | Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн" | Способ диагностики технического состояния газотурбинного двигателя |
| RU2816352C1 (ru) * | 2023-09-25 | 2024-03-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Способ эксплуатации газотурбинной установки |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2577921C2 (ru) | Способ и устройство обнаружения вращающегося срыва потока в компрессоре газотурбинного двигателя и газотурбинный двигатель | |
| US6885923B1 (en) | Speed signal variance detection fault system and method | |
| US20090037121A1 (en) | System and method for detection of rotor eccentricity baseline shift | |
| JP5393693B2 (ja) | ガスタービンの運転を分析するための方法 | |
| US20060254357A1 (en) | Diagnostic system and method for a valve, especially a check valve of a positive displacement pump | |
| JP2010144727A (ja) | ロータブレード健全性を監視するためのシステム及び方法 | |
| RU2707657C1 (ru) | Обнаружение отказа вследствие коксования подшипника в турбинных системах | |
| JP2010025106A (ja) | 失速およびサージ検出のシステムおよび方法 | |
| CN109779727B (zh) | 用于诊断颗粒过滤器的压差传感器的方法和设备 | |
| CN111324105B (zh) | 一种基于统计量马氏距离的微小传感器故障检测和分离方法 | |
| CA3008708A1 (en) | Method for monitoring at least two redundant sensors | |
| US20150168264A1 (en) | System abnormalities | |
| CN112983570B (zh) | 基于相关性的汽轮机轴承温度高跳机征兆捕捉方法及装置 | |
| RU2745820C1 (ru) | Способ диагностики технического состояния газотурбинного двигателя | |
| BRPI0706274A2 (pt) | processo e dispositivo para detectar a localização de um efeito mecánico do tipo de pulso sobre uma parte de sistema | |
| JP7383367B1 (ja) | 回転機器の振動データ分析方法及び分析システム | |
| CN111060324A (zh) | 燃气轮机故障诊断方法及装置 | |
| KR20200137295A (ko) | 제로크로싱레이트를 기반으로 한 가스터빈 연소불안정 진단 시스템 및 이를 이용한 가스터빈 연소불안정 진단 방법 | |
| RU2816352C1 (ru) | Способ эксплуатации газотурбинной установки | |
| CN113358210B (zh) | 一种基于压力脉动的增压器涡轮叶片振动监测方法 | |
| RU2813716C1 (ru) | Способ диагностики технического состояния газотурбинного двигателя | |
| JP2010275934A (ja) | ガスタービンの異常診断装置 | |
| CN112943639A (zh) | 一种机泵汽蚀故障检测方法 | |
| RU103575U1 (ru) | Система параметрической диагностики компрессора газотурбинного двигателя | |
| RU2446386C1 (ru) | Способ параметрической диагностики компрессора газотурбинного двигателя |