І. Ф. Кінащук Ф.І. Кірчу Сунь Гаоюн Спосіб оцінки запасу газодинамічної стійкості компресора газотурбінного двигуна в процесі експлуатації icon

І. Ф. Кінащук Ф.І. Кірчу Сунь Гаоюн Спосіб оцінки запасу газодинамічної стійкості компресора газотурбінного двигуна в процесі експлуатації




Скачати 73.29 Kb.
НазваІ. Ф. Кінащук Ф.І. Кірчу Сунь Гаоюн Спосіб оцінки запасу газодинамічної стійкості компресора газотурбінного двигуна в процесі експлуатації
Дата16.08.2012
Розмір73.29 Kb.
ТипДокументи



I SSN 1813–1166. Вісник НАУ. 2005. №1

УДК 629.7.036.(045)


І.Ф. Кінащук

Ф.І. Кірчу

Сунь Гаоюн

Спосіб оцінки запасу газодинамічної стійкості

компресора ГАЗОТУРБІННОГО ДВИГУНА В ПРОЦЕСІ експлуатації

Аерокосмічний інститут НАУ, e-mail: fkirchu@yandex.ru

Розглянуто спосіб оцінки запасу газодинамічної стійкості компресора газотурбінного двигуна в процесі експлуатації. Запропонований спосіб може бути застосований при діагностуванні газотурбінних двигунів і газотурбінних установок.

Вступ

Існують експериментальні та розрахункові методи визначення запасу стійкості компресорів газотурбінних двигунів (ГТД).

Проте будь-які методи визначення у кінцевому рахунку зводяться до визначення параметрів компресора на межі газодинамічної стійкості (ГДС) та на лінії робочих режимів.

Експериментальні методи, переважно, використовують на етапі доведення і модернізації двигунів, а розрахункові – на етапі проектування.

У процесі експлуатації використовують способи оцінки компресорів , які базуються на статистичній оцінці положення межі ГДС або її контроль здійснюється періодично, оскільки
фактичне визначення положення межі ГДС для кожного екземпляра двигуна викликає значне зростання витрат.

Положення лінії робочих режимів в процесі експлуатації також змінюється.

^ Постановка завдання

Відомо декілька способів експериментального визначення запасів ГДС компресора в системі ГТД [1]. Умовно їх можна розділити на статичні і динамічні.

При статичних способах наближення до межі стійкості роботи досягається шляхом зменшення площі соплового апарата турбіни з одночасним розкриттям реактивного сопла або зменшенням площі сопла з одночасним підвищенням температури перед турбіною, а також впорскуванням води або подачею повітря в камеру згоряння.

Динамічний спосіб визначення запасу стійкості базується на короткочасному перевищенні подачі палива в камеру згоряння.

Під час визначення запасу ГДС зазначеними способами, експерименти проводять на стенді з лемніскатним насадком. Спочатку повинна бути визначена лінія сумісної роботи компресора і турбіни, лінія робочих режимів від режиму малого газу до максимального (див. рисунок).

Далі в процесі випробування на кожному режимі вимірюють температуру зовнішнього по-вітря, його витрату через двигун, повні тиски перед і за компресором, частоту обертання й температуру загальмованого потоку за компресором.

Однак наведені способи, особливо статичні, потребують препарування двигуна, створення складних додаткових систем, і не можуть бути використані для оцінки запасу ГДС у процесі експлуатації.

Визначення витрати повітря через двигун, необхідне для реалізації даних способів, в експлуатаційних умовах викликає додаткові
труднощі.

Спосіб оцінки запасу ГДС компресорів ГТД [2], з допомогою якого знаходять робочу точку на характеристиці компресора, базується на короткочасному перевищенні подачі палива в камеру згоряння, для чого паливна система ГТД доповнюється регульованим зливом палива.

Різке перекриття зливу палива призводить до закиду витрати палива і короткочасного перевищення температури газу перед турбіною при практично незмінній частоті обертання ротора двигуна.

Послідовним збільшенням витрати палива при кожній спробі добиваються нестійкої роботи двигуна.










Газодинамічна характеристика компресора

Для оцінки запасу стійкості використовують коефіцієнти



або ,

де – тиск за компресором при досягненні нестійкої роботи; – повітряний тиск на експлуатаційному режимі; – витрати палива на експлуатаційному режимі; – витрати палива при досягненні нестійкої роботи.

Зв’язок між коефіцієнтами КТ, КР і запасом стійкості КУ може бути встановлений порівняльними експериментальними дослідженнями, в яких КУ визначають динамічним і статичним способами з використанням формули

, (1)

де – ступінь підвищення тиску в компресорі; – відносне значення густини течії повітря.

Розглянутий спосіб є досить ефективним при льотних випробуваннях і доводці двигуна, але в експлуатації цей спосіб не прийнятий із зазначених причин.

При великій кількості закидів витрати палива підвищується вірогідність виходу з ладу окремих вузлів і деталей двигуна в процесі випробувань. Для застосування цього способу необхідно вносити конструктивні зміни в паливну систему двигуна, що під час експлуатації не припустимо.

Деякі додаткові труднощі при знаходженні запасів стійкості виникають у разі визначення витрат повітря каскаду компресорів. Особливо це актуально для двоконтурних двигунів.

Визначення величини повітря через внутрішній контур за параметрами, виміряними безпосередньо за компресором високого тиску (КВТ), є складним у зв’язку з тим, що повний і статичний тиски повітря за компресором вимірюються за допомогою однієї гребінки, а дані щодо розподілення полів тиску повітря за КВТ в окружному і радіальному напрямах особливо на зривних режимах, як правило, відсутні.

Крім того, для розрахунку витрати повітря за параметрами за КВТ надаються підвищені вимоги до точності визначення середньомасових значень тисків і , оскільки за їх відношенням у кінцевому рахунку знаходять функцію і витрати повітря.

^ Спосіб оцінки гідродинамічної стійкості

компресорів

Спосіб оцінки запасу ГДС компресора ГТД в процесі експлуатації удосконалюється за рахунок виключення необхідності конструктивних змін паливної системи та зменшення теплових навантажень на деталі гарячої частини ГТД.

Величину витрати повітря через компресор знаходять прямим [3] або розрахунковим [4; 5] вимірюванням.

Якщо здійснюється вимір швидкості, температури та тиску загального потоку на виході з каскаду компресора, то величину густини течії на вході в компресор знаходять за формулою:

, (2)

де – зведена швидкість за компресором:

;

– критична швидкість; – показник адіабати.

Значення , розраховане за формулою (2), та однозначно визначають координати робочої точки на полі характеристик компресора.

Знайдене таким чином положення робочої точки відповідає фактичному технічному стану двигуна.

За сукупністю знайдених положень робочих точок на різних режимах роботи ГТД будується лінія робочих режимів на полі характеристик компресора.

Фактичне положення межі стійкості каскаду компресора, яке відповідає технічному стану ГТД на момент реєстрації (виміру) параметрів в експлуатації при технічному обслуговуванні, визначається таким способом.

Двигун у процесі наземних випробувань виводиться на розрахунковий режим, на якому за допомогою попередньо встановлених комбінованих пристроїв здійснюється вимір тиску за каскадами компресорів.

За результатами випробувань на розрахунковому режимі визначають фактичне значення ступенів підвищення тисків кожного з каскадів компресора двигуна та розраховують відносне відхилення цих значень порівняно зі значеннями ,
які відповідають даним, одержаним на початку експлуатації, за формулою

.

Уважаючи, що зміна величини дорівнює відносній зміні уздовж межі стійкості , знаходять ступінь підвищення тиску на межі стійкості:

. (3)

В області експлуатаційних режимів зміна параметрів уздовж фактичної межі стійкості переважно визначається величиною та розраховується за формулою [5]:

, (4)

де – відносна зміна ступеня підвищення
тиску вздовж межі стійкості:

.

Використовуючи формули (3), (4), будують фактичну межу стійкості на характеристиці каскаду компресора.

За методикою побудови характеристик компресора, що відповідають фактичному технічному стану ГТД, і методикою знаходження робочої точки обчислюють запас стійкості компресора за формулою (1).

Висновки

У процесі експлуатації змінюється технічний стан компресорів ГТД, що призводить до зміни положення межі стійкої роботи. При визначенні фактичного запасу стійкості компресорів ГТД необхідно враховувати цей фактор.

У зв’язку з зазначеним запропоновано методику визначення фактичного положення межі стійкості компресора в процесі експлуатації, застосування якої дозволяє визначити фактичне положення межі стійкості каскаду компресора, яке відповідає технічному стану ГТД на момент реєстрації (виміру) параметрів в експлуатації при технічному обслуговуванні, що, у свою чергу, забезпечить попередження виникнення помпажу на авіаційних двигунах і газотурбінних установках, які експлуатуються.

Список літератури

1. Солохин Э.Л. Испытание авиационных воз-душно-реактивных двигателей. – М.: Машиностроение, 1975. – 854 с.

2. Арьков Ю.Г., Ахмедзянов А.М. Анализ способов оценки устойчивости компрессора серийного ТРДД //Испытание авиационных двигателей. – Уфа: УАИ, 1972. – №1. – С. 131–137.

3. Пат. 4680962 США, МКI G 01F/56. Fluid flow rate and direction measuring apparatus // I Enoch Durbin (США). №572433; Заявл. 20.01.84; Опуб. 21.07.87; НКІ 73/189//–1 c.

4. Пат. 48432 А Україна, МПК6 G01F1/34. Іонний анемометр для вимірювання швидкості течії газу / І.Ф. Кінащук, В.Й. Орланов, В.В. Панін; НАУ. №2001096627; Заявл. 27.09.01; Опубл. 15.08.02. Бюл. №8.

5. Пат. 31969 А Україна, МПК6 G01FI/34. Спосіб виміру витрати повітря, що проходить через повітряно-реактивний двигун / С.О. Дмитрієв, В.В. Козлов, М.С. Кулик і др.; КМУГА. №98116308; Заявл. 30.11.98; Опубл. 15.12.2000// Бюл. №7–II.

Стаття надійшла до редакції 31.01.05.

И.Ф. Кинащук, Ф.И. Кирчу, Сунь Гаоюн

Способ оценки запаса газодинамической устойчивости компрессора газотурбинного двигателя в процессе эксплуатации

Рассмотрен способ оценки запаса газодинамической устойчивости компрессора газотурбинного двигателя в процессе эксплуатации. Предложенный способ может быть использован при диагностировании газотурбинных двигателей и газотурбинных установок.

I.F. Kinaschuk, F.I. Kirchu, Sun Gaoyong

Estimation method of margin gasdynamic stability of the gas turbine engine while in service

Considered is the method of an estimation gasdynamic stability margin of the compressor gas turbine engine under operating conditions. The given way can be used at diagnosing gas turbine engine and gas turbine engine installations.


Схожі:

І. Ф. Кінащук Ф.І. Кірчу Сунь Гаоюн Спосіб оцінки запасу газодинамічної стійкості компресора газотурбінного двигуна в процесі експлуатації iconУдк 621. 515-226. 2 В. М. Дихановський
Показано, що на основі теореми про газомеханічне регулювання кута атаки аеродинамічного профілю можна побудувати систему регулювання...
І. Ф. Кінащук Ф.І. Кірчу Сунь Гаоюн Спосіб оцінки запасу газодинамічної стійкості компресора газотурбінного двигуна в процесі експлуатації iconКількісний аналіз ризику методом оцінки доцільності витрат (оцінки фінансової стійкості)

І. Ф. Кінащук Ф.І. Кірчу Сунь Гаоюн Спосіб оцінки запасу газодинамічної стійкості компресора газотурбінного двигуна в процесі експлуатації iconО. С. Якушенко, канд техн наук нейронні мережі для діагностування газотурбінних двигунів
Розглянуто проблеми визначення архітектури нейронної мережі, оптимальної щодо якості розпізнавання класу технічного стану газотурбінного...
І. Ф. Кінащук Ф.І. Кірчу Сунь Гаоюн Спосіб оцінки запасу газодинамічної стійкості компресора газотурбінного двигуна в процесі експлуатації iconУдк 336. 71 021. 387 (477) Бєлова І. В., Греченок М. В. Оцінка фінансової стійкості банків україни за допомогою методики z-score постановка проблеми у загальному вигляді та її зв’язок із важливими науковими та практичними завданнями
Всі відомі підходи відрізняються системою показників та їх допустимими значеннями. В таких умовах підвищується актуальність проведення...
І. Ф. Кінащук Ф.І. Кірчу Сунь Гаоюн Спосіб оцінки запасу газодинамічної стійкості компресора газотурбінного двигуна в процесі експлуатації iconСекція 11. Машинобудування
Розроблення розрахунково-експериментальних методів діагностування напруженого стану і оцінки запасу міцності зварних з'єднань магістральних...
І. Ф. Кінащук Ф.І. Кірчу Сунь Гаоюн Спосіб оцінки запасу газодинамічної стійкості компресора газотурбінного двигуна в процесі експлуатації iconАнотація чайка В. Ю. Механізм оцінки фінансових ресурсів банківської установи та підвищення ліквідності І фінансової стійкості (на прикладі «пат кб приватбанк відділення Східне» ). – Рукопис
Чайка В. Ю. Механізм оцінки фінансових ресурсів банківської установи та підвищення ліквідності І фінансової стійкості (на прикладі...
І. Ф. Кінащук Ф.І. Кірчу Сунь Гаоюн Спосіб оцінки запасу газодинамічної стійкості компресора газотурбінного двигуна в процесі експлуатації iconНазва модуля: Помпи, вентилятори, компресори
Потужність І ккд. Шкідливий простір. Подача. Багатоступеневе стиснення. Потужність багатоступеневого компресора. Конструктивні типи...
І. Ф. Кінащук Ф.І. Кірчу Сунь Гаоюн Спосіб оцінки запасу газодинамічної стійкості компресора газотурбінного двигуна в процесі експлуатації iconМатематична модель турбореактивного двоконтурного двигуна для дослідження його статичних І динамічних характеристик
Наведено математичну модель турбореактивного двоконтурного двигуна аи-25 та результати розрахунків статичних І динамічних параметрів...
І. Ф. Кінащук Ф.І. Кірчу Сунь Гаоюн Спосіб оцінки запасу газодинамічної стійкості компресора газотурбінного двигуна в процесі експлуатації iconОцінка фінансової стійкості банків: інформаційне І методичне забезпечення
У сучасних умовах оцінка фінансової стійкості банків – задача, яку намагаються вирішувати державні органи, банки та комерційні організації....
І. Ф. Кінащук Ф.І. Кірчу Сунь Гаоюн Спосіб оцінки запасу газодинамічної стійкості компресора газотурбінного двигуна в процесі експлуатації iconОцінка фінансової стійкості банків: інформаційне і методичне забезпечення
У сучасних умовах оцінка фінансової стійкості банків – задача, яку намагаються вирішувати державні органи, банки та комерційні організації....
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи