СПОСОБ ОСТАНОВА ДВИГАТЕЛЯ ПРИ ОБРЫВЕ РОТОРА ТУРБИНЫ
ENGINE STOPPING METHOD AT TURBINE ROTOR RUPTURE

Изобретение относится к многовальным газотурбинным двигателям (ГТД) авиационного и наземного применения.
Наиболее близким к изобретению является способ останова двигателя при обрыве вала с целью защиты от раскрутки ротора турбины (патент РФ №2564159, опубл. 27.05.2015, МПК F02C 9/46), при котором определяется необходимость останова двигателя и уменьшается подача топлива. Основным недостатком данного способа является то, что при обрыве вала используется моментометр, установленный на валу этой турбины в коробке приводов. В результате, применить этот способ для роторов высокого и низкого давлений для двухвального ГТД невозможно. Это ограничивается область применения этого способа для защиты двигателя от раскрутки турбины. Также на малых режимах работы ГТД крутящий момент от турбины минимален, поэтому точность измерения моментометра низка, что снижает надежность работы ГТД.
Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является повышение надежности работы ГТД с применением способа останова ГТД при обрыве вала турбины, а так же расширение области применения этого способа на других ГТД.
Технический результат достигается тем, что в способе останова двигателя при обрыве ротора турбины, при котором определяется необходимость останова двигателя и уменьшается подача топлива, в отличие от известного предварительно, на всех режимах работы двигателя, измеряется осевое усилие на шарикоподшипнике и вибрационные характеристики двигателя в районе турбины, затем осевое усилие на шарикоподшипнике измеряется во время штатной работы двигателя и его значение сравнивается с раннее предварительно измеренным значением, при не соответствии данных величин уменьшается подача топлива в результате режим работы двигателя снижается до малого газа, и выполняется замер вибрационных характеристик в районе турбины, значения которых сравниваются с предварительно измеренными значениями, и в случае их превышения происходит прекращение подачи топлива в камеру сгорания.
На фигуре представлен схематичный вид продольного разреза двигателя с системой его диагностики.
Способ осуществляется следующим образом.
Предварительно измеряют осевое усилие на шарикоподшипнике и вибрационное состояние двигателя в районе турбины на всех режимах его работы. Затем осевое усилие на шарикоподшипнике измеряют во время штатной работы двигателя и сравнивают его с раннее измеренными значениями. При не соответствии данных величин уменьшается подача топлива до режима малого газа, при этом происходит сравнение вибрационных характеристик в районе турбины. В случае их превышения происходит прекращение подачи топлива в камеру сгорания.
Пример осуществления способа.
Перед испытаниями двигателя (фиг.) шарикоподшипник ротора низкого давления, оборудуется тензодатчиками, которые могут быть размещены на лысках наружного кольца подшипника таким образом, чтобы регистрировать осевое усилие на подшипник с обеих сторон подшипника. Величины измеряемых осевых нагрузок определяются по записям на контрольно-измерительную аппаратуру величины динамических напряжений, измеренных тензодатчиками, расположенными на наружном кольце подшипника. Затем при проведении стендовых испытаний двигателя, на всех режимах его работы, определяются и фиксируются значения осевой силы и уровень вибрации опоры турбины, которые в дальнейшем будет являться эталонными значениями.
Далее замер осевого усилия на шарикоподшипнике выполняется уже во время штатной работы двигателя. При этом сигналы от тензодатчиков регистрируются на всех режимах работы двигателя системой автоматического управления (САУ) и анализируются с раннее тарированными данными. В случае резкого расхождения данных, режим двигателя снижается до малого газа, т.к. расхождение может быть связано с обрывом вала. При этом анализируется уровень вибраций опоры турбины (2). Резкое повышение уровня вибраций сигнализирует об однозначном обрыве вала. Далее происходит прекращение подачи топлива в камеру сгорания (КС). Таким образом, данный способ применим на различных ГТД, т.к. они всегда оборудованы шарикоподшипниками, воспринимающими суммарную осевую силу роторов.
В результате, данное техническое решение позволяет повысить надежность работы, а так же расширить области применения этого способа на другие ГТД.