Способ эксплуатации газотурбинного двигателя

Изобретение относится к области защиты газотурбинного двигателя от помпажа и может быть использовано в системах защиты и управления стационарных газотурбинных установок, газоперекачивающих агрегатов. Задачу по оперативному принятию мер по предотвращению помпажа решает способ эксплуатации газотурбинного двигателя с защитной сеткой, согласно которому экспериментальным путем до начала эксплуатации для всех частот вращения ротора компрессора n определяют исходное значение перепада давления на защитной сетке Pисх, строят функциональную зависимость Pисх=f(n), и на основании величины исходного значения перепада давления на защитной сетке устанавливают значение перепада давления, соответствующее помпажу двигателя Pпомп, и предупредительное значение перепада давления Pпред, составляющее величину не менее 70% значения Pпомп, для осуществления нормального останова газотурбинного двигателя; в ходе эксплуатации газотурбинного двигателя на пульт управления выводят график зависимости от времени фактического значения перепада давления на защитной сетке Pф, предупредительного значения Pпред, значения перепада давления Pпомп, и визуально сравнивают эти показатели; если фактическое значение перепада давления на защитной сетке Pф достигло или превысило величину предупредительного значения Pпред, принимают решение о нормальном останове газотурбинного двигателя и осмотре проточной части двигателя на наличие загрязнения, попадания посторонних предметов или разрушения узлов двигателя. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Настоящее изобретение относится к области защиты газотурбинного двигателя от помпажа и может быть использовано в системах защиты и управления стационарных газотурбинных установок, газоперекачивающих агрегатов.

Наиболее близким предлагаемому изобретению является способ предотвращения помпажа компрессора, в котором измеряют перепад давления воздуха на защитной сетке, которая установлена в тракте воздухозаборного блока на входе в воздуховод газотурбинного двигателя, частоту вращения ротора компрессора. Перепад давления воздуха измеряют в виде разности давлений воздуха перед и за защитной сеткой. Строят исходную (на начало эксплуатации) зависимость как функцию перепада давления на защитной сетке от частоты вращения ротора компрессора во всем эксплуатационном диапазоне режимов работы двигателя. Рост перепада давления на защитной сетке относительно исходной зависимости является критерием загрязнения (обледенения) как факторов, предшествующих помпажу (LVIII научно-техническая сессия по проблемам газовых турбин и парогазовых установок «Научно-техническое обеспечение производства и эксплуатации газотурбинных и парогазовых установок»: тезисы докладов, г. Москва, 20-23 сентября 2011 г., ОАО «ВТИ», 2011 г., стр. 199-207).

Недостатком известного способа является то, что отсутствует возможность своевременного отслеживания оператором в режиме реального времени начала формирования процесса загрязнения (обледенения) на защитной сетке, при этом предупреждение «помпаж» или «обледенение» происходит по уже случившемуся факту загрязнения защитной сетки.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в оперативном принятии мер по предотвращению помпажа.

Технический результат заключается в повышении эффективности работы двигателя за счет визуального мониторинга формирования загрязнения (обледенения), как факторов, предшествующих помпажу.

Поставленная задача решается тем, что в способе эксплуатации газотурбинного двигателя с защитной сеткой на входе экспериментальным путем до начала эксплуатации для всех частот вращения ротора компрессора n определяют исходное значение перепада давления на защитной сетке Рисх, строят функциональную зависимость Рисх=f(n), и на основании величины исходного значения перепада давления на защитной сетке устанавливают значение перепада давления, соответствующее помпажу двигателя Pпомп, и предупредительное значение перепада давления Рпред, составляющее величину не менее 70% значения Рпомп, для осуществления нормального останова газотурбинного двигателя; в ходе эксплуатации газотурбинного двигателя на пульт управления выводят график зависимости от времени фактического значения перепада давления на защитной сетке Рф, предупредительного значения Рпред, значения перепада давления Рпомп, и визуально сравнивают эти показатели; если фактическое значение перепада давления на защитной сетке Рф достигло или превысило величину предупредительного значения Рпред, принимают решение о нормальном останове газотурбинного двигателя и осмотре проточной части двигателя на наличие загрязнения, попадания посторонних предметов или разрушения узлов двигателя.

Кроме того, при наличии противообледенительной системы дополнительно экспериментальным путем до начала эксплуатации устанавливают границу обледенения РвклПОС при условии, что значение РвклПОС меньше Рпред; в режиме эксплуатации дополнительно строят график зависимости от времени показателя значения перепада давления РвклПОС, и в режиме реального времени визуально сравнивают показатели Рпред и РвклПОС с фактическим значением перепада давления на защитной сетке Рф; если фактическое значение перепада давления на защитной сетке Рф достигло или превысило значение перепада давления РвклПОС, принимают решение о включении противообледенительной системы.

Причем дополнительно на пульт управления в режиме реального времени выводят графики разностей между исходным значением перепада давления на защитной сетке Рисх и фактическим значением перепада давления Рф. для дополнительной оценки роста сопротивления на входе в двигатель.

Кроме того, при определении исходного значения перепада давления на защитной сетке Рисх для многовального двигателя измеряют перепад давления воздуха на защитной сетке газотурбинного двигателя в зависимости от частоты вращения ротора компрессора низкого давления.

Отслеживание разности перепадов давлений по времени эксплуатации позволяет оператору в режиме реального времени на рабочем интерфейсе наблюдать момент начала загрязнения или обледенения защитной сетки, а также срывные явления, предшествующие началу помпажа, визуально по зависимостям наблюдать эти явления в виде уменьшения разностей перепадов и производить останов до появления предупреждения о помпаже, т.е. своевременно предотвратить помпаж компрессора и тем самым повысить эффективность работы двигателя.

На фиг. 1 приведена зависимость перепада на защитной сетке от частоты вращения ротора компрессора двигателя - исходная зависимость, которую определяют в начале периода эксплуатации.

На фиг. 2 представлен тренд разностей перепадов по времени эксплуатации.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Сущность технического решения заключается в том, что по измеренным параметрам строят зависимость перепада давления на защитной сетке от частоты вращения ротора компрессора (исходная зависимость) на начало эксплуатации; определяют опытным путем относительно исходной зависимости предупредительное и пороговые значения перепадов давлений на защитной сетке, которые являются критерием для предупреждения о формировании срывных явлений (начало помпажа), предупреждения о помпаже и рекомендации включить ПОС (в случае эксплуатации газотурбинного двигателя с применением данной системы для соответствующих климатических условий); в процессе эксплуатации измеряют фактическое значение перепада давления на защитной сетке и вычисляют разность между предупредительным значением и фактическим значением перепада давления, пороговым значением перепада давления «помпаж» и фактическим значением перепада давления, «включение ПОС» и фактическим значением перепада давления, строят полученные разности перепадов давления на защитной сетки от времени эксплуатации, отслеживают момент начала срывных явлений по этим разностям перепадов давлений от времени эксплуатации; при формировании процесса обледенения защитной сетки (в случае эксплуатации газотурбинного двигателя с применением данной системы для соответствующих климатических условий), загрязнения защитной сетки, то есть разность перепада давлений стремится к нулю и происходит предупреждение о рекомендации включить ПОС, в летний сезон включение ПОС не происходит. В случае, если фактическое значение перепада давления становится равным предупредительному значению перепада давления, то принимают решение о нормальном останове газотурбинного двигателя и осмотре проточной части двигателя, а в случае, если фактическое значение перепада давления становится равным пороговому значению (т.е. разниц между пороговым «помпаж» и фактическим значением становится равной нулю) - происходит предупреждение о «помпаже» и далее аварийный останов газотурбинного двигателя.

Новым в заявляемом способе является то, что в процессе эксплуатации визуальный мониторинг проводят по разностям перепадов давлений. Для этого измеряют фактическое значение перепада давления Рф на основании величин исходного перепада давления Рисх, полученного с исходной зависимости для каждого режима эксплуатации, определяют величины пороговых значений перепадов давлений для рекомендации включить ПОС PвклПОС (в случае эксплуатации газотурбинного двигателя с применением данной системы для соответствующих климатических условий), предупредительного значения перепада давления Рпред (не менее 70% значения Рпомпаж) и наличия помпажа Рпомпаж, вычисляют разность между пороговым значением перепада давления «помпаж» Рпомпаж и фактическим значением Рф разность между предупредительным значением перепада Рпред и фактическим значением Рф разность между значением «рекомендуется включить ПОС» РвклПОС (причем РвклПОС меньше Рпред) и фактическим значением перепада давления Рф и строят зависимость разности между пороговым значением перепада давления «помпаж» Рпомпаж и фактическим значением Рф от времени эксплуатации τ, зависимость разности между предупредительным значением перепада Рпред и фактическим значением Рф от времени эксплуатации τ, зависимость разности между значением «рекомендуется включить ПОС» РвклПОС и фактическим значением перепада давления Рф от времени эксплуатации τ.

При формировании процесса загрязнения (обледенения) защитной сетки происходит уменьшение площади на входе в компрессор и, как следствие, увеличение сопротивления на входе в компрессор, т.е. разности перепадов начинают уменьшаться, при (PвклПОСф) происходит предупреждение и рекомендуют включить ПОС. При пред)ф) происходит предупреждение о приближении к границе «помпаж», а при помпажф), т.е. фактическое значение перепада Рф становится равным пороговому значению «помпаж» Рпомпаж, выводится предупреждение «помпаж» и далее аварийный останов газотурбинного двигателя.

Таким образом, отслеживание разности перепадов давлений по времени эксплуатации позволяет оператору отследить в режиме реального времени на рабочем интерфейсе момент начала загрязнения или обледенения защитной сетки, а также срывные явления, предшествующие началу помпажа, т.е. остановить газотурбинный двигатель, предотвращая аварийный останов по достижении границы «помпаж».

На фиг. 1 приведена зависимость перепада на защитной сетке от частоты вращения ротора компрессора двигателя - исходная зависимость, которую определяют в начале периода эксплуатации.

На фиг. 2 представлен тренд разностей перепадов по времени эксплуатации. Вертикальной пунктирной линией обозначен момент времени t1 начала формирования загрязнения (обледенения). В момент времени t2 операторы могут наблюдать в реальном времени на мониторе уменьшение разности перепада давлений по сравнению с моментом времени t1. О наличии помпажа компрессора в момент времени t2 говорить не приходится, так как перепад давления на защитной сетке не достиг порогового значения «помпаж», однако значение фактического перепада вплотную приблизилось к пороговому значению включения ПОС (в случае эксплуатации газотурбинного двигателя с применением данной системы для соответствующих климатических условий), в подобной ситуации сработает предупреждение «рекомендуется включить ПОС». В летний сезон систему ПОС не включают и границу включения ПОС игнорируют.

Способ осуществляют следующим образом.

Измеряют значения перепада давления на защитной сетке, установленной в тракте воздухоприемного блока на входе в воздуховод газотурбинного двигателя и частоту вращения ротора компрессора в начале эксплуатации, по ним строят зависимость перепада давления на защитной сетке от частоты вращения ротора компрессора Рисх=f(n) на начало эксплуатации (исходная зависимость на момент начала эксплуатации).

Далее определяют величины предупредительного значения перепада давления Рпред, (составляет не менее 70% значения Рпомпаж), пороговых значений перепадов давлений для включения ПОС РвклПОС (в случае исполнения газотурбинного двигателя с данной системой) и наличия помпажа Рпомпаж, определяют фактическое значение перепада давления на защитной сетке Рф, после этого вычисляют разность между пороговым значением перепада давления «помпаж» Рпомпаж и фактическим значением Рф разность между предупредительным значением перепада Рпред и фактическим значением Рф разность между значением «рекомендуется включить ПОС» РвклПОС (причем РвклПОС меньше Рпред) и фактическим значением перепада давления Рф и строят зависимость разности между пороговым значением перепада давления «помпаж» Рпомпаж и фактическим значением Рф от времени эксплуатации τ, зависимость разности между предупредительным значением перепада Рпред и фактическим значением Рф от времени эксплуатации τ, зависимость разности между значением «рекомендуется включить ПОС» РвклПОС и фактическим значением перепада давления Рф от времени эксплуатации τ.

При формировании процесса загрязнения (обледенения) на защитной сетке происходит уменьшение площади входного сечения компрессора и, как следствие, увеличение сопротивления на входе в компрессор, т.е. разность перепада давления начинает уменьшаться, при вклПОС=Pф) включается предупреждение «рекомендуется включить ПОС», при пред=Pф) включается предупреждение о приближении к границе «помпаж», а при помпажф) фактическое значение Рф становится равным пороговому значению Рпомпаж и включается предупреждение «помпаж» - происходит аварийный останов газотурбинного двигателя.

Таким образом, отслеживание разности перепада давления по времени эксплуатации позволяет оператору отследить в режиме реального времени на рабочем интерфейсе момент начала загрязнения или обледенения защитной сетки, а также срывные явления, предшествующие началу помпажа, т.е. своевременно предотвратить помпаж компрессора.

1. Способ эксплуатации газотурбинного двигателя с защитной сеткой на входе, характеризующийся тем, что экспериментальным путем до начала эксплуатации для всех частот вращения ротора компрессора n определяют исходное значение перепада давления на защитной сетке Рисх, строят функциональную зависимость Рисх=f(n), и на основании величины исходного значения перепада давления на защитной сетке устанавливают значение перепада давления, соответствующее помпажу двигателя Рпомп, и предупредительное значение перепада давления Рпред, составляющее величину не менее 70% значения Рпомп, для осуществления нормального останова газотурбинного двигателя; в ходе эксплуатации газотурбинного двигателя на пульт управления выводят график зависимости от времени фактического значения перепада давления на защитной сетке Рф, предупредительного значения Pпред, значения перепада давления Рпомп, и визуально сравнивают эти показатели; если фактическое значение перепада давления на защитной сетке Рф достигло или превысило величину предупредительного значения Pпред, принимают решение о нормальном останове газотурбинного двигателя и осмотре проточной части двигателя на наличие загрязнения, попадания посторонних предметов или разрушения узлов двигателя.

2. Способ эксплуатации газотурбинного двигателя по п. 1, отличающийся тем, что при наличии противообледенительной системы дополнительно экспериментальным путем до начала эксплуатации устанавливают границу обледенения РвклПОС при условии, что значение РвклПОС меньше Pпред; в режиме эксплуатации дополнительно строят график зависимости от времени показателя значения перепада давления РвклПОС, и в режиме реального времени визуально сравнивают показатели Рпред и РвклПОС с фактическим значением перепада давления на защитной сетке Рф; если фактическое значение перепада давления на защитной сетке Рф достигло или превысило значение перепада давления РвклПОС, принимают решение о включении противообледенительной системы.

3. Способ эксплуатации газотурбинного двигателя по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно на пульт управления в режиме реального времени выводят графики разностей между исходным значением перепада давления на защитной сетке Рисх и фактическим значением перепада давления Рф. для дополнительной оценки роста сопротивления на входе в двигатель.

4. Способ эксплуатации газотурбинного двигателя по п. 1, отличающийся тем, что при определении исходного значения перепада давления на защитной сетке Рисх для многовального двигателя измеряют перепад давления воздуха на защитной сетке газотурбинного двигателя в зависимости от частоты вращения ротора компрессора низкого давления.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в системах защиты и управления стационарных газотурбинных установок, газоперекачивающих агрегатов для защиты газотурбинного двигателя от помпажа.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с наддувом. Способ работы двигателя заключается в регулировке положения клапана, расположенного внутри канала рециркуляции компрессора двигателя, на основе рециркуляционного расхода через указанный клапан.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в осевых компрессорах. Предлагаемое изобретение от известных отличается тем, что в корпусе втулки на М-й ступени, где M<N, N - количество ступеней осевого компрессора, выполнена кольцевая полость и каналы отвода рабочего тела из нее к спинкам лопаток, а внутри каждой лопатки выполнен канал подвода рабочего тела в кольцевую полость, соединенный с проточной частью последней ступени.

Изобретение относится к переработке углеводородных газов. Сжатый парообразный выходящий поток подвергают уменьшению перегрева в системе пароохладителя.

Изобретение относится к переработке углеводородных газов. Сжатый парообразный выходящий поток подвергают уменьшению перегрева в системе пароохладителя.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с наддувом. Способ для двигателя с наддувом заключается в том, что определяют условия работы двигателя.

Изобретение относится к способу получения сжатой и, по меньшей мере, частично сконденсированной смеси углеводородов. Способ включает: обеспечение смеси углеводородов в паровой фазе и пропускание указанной смеси углеводородов через входной газоочиститель, содержащий входную ёмкость, посредством которой из входного газоочистителя отводятся пары углеводородов; транспортирование паров, поступающих из входного газоочистителя, через приемный газоочиститель компрессора, содержащий всасывающую ёмкость, посредством которой из приемного газоочистителя компрессора отводят поток паров, поступающих в компрессор; cжатие поступающего в компрессор парообразного потока в агрегате, образованном из одного или большего числа компрессоров, с получением более высокого давления и образованием при этом сжатого парообразного выходящего потока; уменьшение перегрева сжатого парообразного выходящего потока в системе для уменьшения перегрева, содержащей теплообменник-пароохладитель, включающее приведение, по меньшей мере, части сжатого парообразного выходящего потока в косвенный контакт с теплообменом с потоком из окружающей среды в теплообменнике- пароохладителе, что позволяет передавать теплоту от сжатого парообразного выходящего потока потоку из окружающей среды с получением в результате из сжатого парообразного выходящего потока охлажденного потока перегретых паров углеводородов, причем система для уменьшения перегрева снабжена регулятором температуры, который функционально связан с клапаном регулирования температуры для изменения степени открытия клапана в зависимости от температуры потока перегретых паров углеводородов; транспортирование, по меньшей мере, части охлажденного потока перегретых паров углеводородов из системы уменьшения перегрева в конденсатор через выходной трубопровод пароохладителя и дополнительное охлаждение части охлажденного перегретого потока углеводородов в указанном конденсаторе с помощью косвенного теплообмена указанной части охлажденного перегретого потока углеводородов с охлаждающим потоком, при этом указанную часть охлажденного перегретого потока углеводородов, по меньшей мере, частично конденсируют с образованием сжатой и, по меньшей мере, частично сконденсированной смеси углеводородов; отделение от охлажденного перегретого потока углеводородов, проходящего через выходной трубопровод пароохладителя, рециркуляционной части с образованием рециркуляционного потока с определенным расходом на рециркуляцию, поступающего из выходного трубопровода пароохладителя в агрегат, состоящий из одного или большего количества компрессоров, через барабан-сепаратор для противопомпажной рециркуляции, клапан противопомпажной рециркуляции и приемный газоочиститель компрессора, при этом расход на рециркуляцию регулируется с помощью клапана противопомпажной рециркуляции, и извлечение жидких компонентов из рециркуляционной части охлажденного перегретого потока углеводородов и отвод через выпускной патрубок для жидкости, имеющийся в барабане-сепараторе противопомпажной рециркуляции; подачу жидких компонентов, отведенных из рециркуляционной части охлажденного потока перегретых паров углеводородов, во входной газоочиститель.

Изобретение относится к способу получения сжатой и, по меньшей мере, частично сконденсированной смеси углеводородов. Способ включает: обеспечение смеси углеводородов в паровой фазе и пропускание указанной смеси углеводородов через входной газоочиститель, содержащий входную ёмкость, посредством которой из входного газоочистителя отводятся пары углеводородов; транспортирование паров, поступающих из входного газоочистителя, через приемный газоочиститель компрессора, содержащий всасывающую ёмкость, посредством которой из приемного газоочистителя компрессора отводят поток паров, поступающих в компрессор; cжатие поступающего в компрессор парообразного потока в агрегате, образованном из одного или большего числа компрессоров, с получением более высокого давления и образованием при этом сжатого парообразного выходящего потока; уменьшение перегрева сжатого парообразного выходящего потока в системе для уменьшения перегрева, содержащей теплообменник-пароохладитель, включающее приведение, по меньшей мере, части сжатого парообразного выходящего потока в косвенный контакт с теплообменом с потоком из окружающей среды в теплообменнике- пароохладителе, что позволяет передавать теплоту от сжатого парообразного выходящего потока потоку из окружающей среды с получением в результате из сжатого парообразного выходящего потока охлажденного потока перегретых паров углеводородов, причем система для уменьшения перегрева снабжена регулятором температуры, который функционально связан с клапаном регулирования температуры для изменения степени открытия клапана в зависимости от температуры потока перегретых паров углеводородов; транспортирование, по меньшей мере, части охлажденного потока перегретых паров углеводородов из системы уменьшения перегрева в конденсатор через выходной трубопровод пароохладителя и дополнительное охлаждение части охлажденного перегретого потока углеводородов в указанном конденсаторе с помощью косвенного теплообмена указанной части охлажденного перегретого потока углеводородов с охлаждающим потоком, при этом указанную часть охлажденного перегретого потока углеводородов, по меньшей мере, частично конденсируют с образованием сжатой и, по меньшей мере, частично сконденсированной смеси углеводородов; отделение от охлажденного перегретого потока углеводородов, проходящего через выходной трубопровод пароохладителя, рециркуляционной части с образованием рециркуляционного потока с определенным расходом на рециркуляцию, поступающего из выходного трубопровода пароохладителя в агрегат, состоящий из одного или большего количества компрессоров, через барабан-сепаратор для противопомпажной рециркуляции, клапан противопомпажной рециркуляции и приемный газоочиститель компрессора, при этом расход на рециркуляцию регулируется с помощью клапана противопомпажной рециркуляции, и извлечение жидких компонентов из рециркуляционной части охлажденного перегретого потока углеводородов и отвод через выпускной патрубок для жидкости, имеющийся в барабане-сепараторе противопомпажной рециркуляции; подачу жидких компонентов, отведенных из рециркуляционной части охлажденного потока перегретых паров углеводородов, во входной газоочиститель.

Изобретение относится к области газотранспортных систем, в частности к системам защиты от помпажа турбокомпрессоров. Электроприводной газоперекачивающий агрегат содержит кинематически соединенные нагнетатель и электропривод, включающий высокоскоростной асинхронный двигатель и преобразователь частоты со звеном постоянного тока, блок противоаварийной автоматики преобразователя частоты, связанный с системой автоматического управления, подвод электроэнергии к электроприводу, подводящий и отводящий трубопроводы и рециркуляционный трубопровод с антипомпажным краном.

Изобретение относится к устройству для направления регулируемых лопаток статора турбореактивного двигателя, содержащему множество угловых секторов внутреннего кольца, расположенных торец в торец для образования внутреннего кольца, при этом каждый сектор внутреннего кольца содержит каналы, проходящие радиально сквозь сектор внутреннего кольца, множество цилиндрических втулок, каждая из которых вставлена на место в канал внутреннего кольца изнутри и каждая из которых предназначена для приема направляющей оси лопатки статора, множество угловых секторов соединительного кольца, расположенных торец в торец для образования соединительного кольца и вставленных на место радиально изнутри к внутреннему кольцу, и множество блокирующих элементов, проходящих в осевом направлении сквозь внутреннее и соединительное кольца для сборки этих колец друг с другом.

Изобретение относится к области защиты газотурбинного двигателя от помпажа и может быть использовано в системах защиты и управления стационарных газотурбинных установок, газоперекачивающих агрегатов. Задачу по оперативному принятию мер по предотвращению помпажа решает способ эксплуатации газотурбинного двигателя с защитной сеткой, согласно которому экспериментальным путем до начала эксплуатации для всех частот вращения ротора компрессора n определяют исходное значение перепада давления на защитной сетке Pисх, строят функциональную зависимость Pисхf, и на основании величины исходного значения перепада давления на защитной сетке устанавливают значение перепада давления, соответствующее помпажу двигателя Pпомп, и предупредительное значение перепада давления Pпред, составляющее величину не менее 70 значения Pпомп, для осуществления нормального останова газотурбинного двигателя; в ходе эксплуатации газотурбинного двигателя на пульт управления выводят график зависимости от времени фактического значения перепада давления на защитной сетке Pф, предупредительного значения Pпред, значения перепада давления Pпомп, и визуально сравнивают эти показатели; если фактическое значение перепада давления на защитной сетке Pф достигло или превысило величину предупредительного значения Pпред, принимают решение о нормальном останове газотурбинного двигателя и осмотре проточной части двигателя на наличие загрязнения, попадания посторонних предметов или разрушения узлов двигателя. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх