СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ВИБРОГОРЕНИЯ В КАМЕРЕ СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ
METHOD OF DETECTING VIBRATION COMBUSTION IN COMBUSTION CHAMBER OF GAS TURBINE ENGINE

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к способам обнаружения виброгорения, преимущественно, в низкотоксичных камерах сгорания газотурбинных двигателей, установленных на летательных аппаратах.
x
В связи с постоянно растущими требованиями относительно выбросов вредных веществ в атмосферу в настоящее время большое внимание уделяется разработке низкотоксичных камер сгорания для газовых турбин промышленного применения. Такие камеры сгорания используют равномерные бедные смеси топлива и газа, обеспечивающие низкое содержание окиси азота NO в выхлопном газе. Большой технической проблемой при разработке камер, использующих бедные смеси, являются колебания образованного при сгорании давления, частота и амплитуда которых часто приводят к быстрому высокоцикличному усталостному разрушению компонентов камеры сгорания. В процессе работы двигателя необходим контроль за появлением таких колебаний для своевременного проведения необходимых мероприятий, направленных на устранение виброгорения в камере сгорания.
Известен способ обнаружения виброгорения в камере сгорания газотурбинного двигателя GG8-2 компании Пратт и Уитни, заключающийся в измерении посредством датчика, установленного на камере сгорания, динамического параметра, характеризующего наличие виброгорения. В качестве динамического параметра в данном случае измеряют пульсации давления в камере сгорания. Измерения производят пьезоэлектрическим датчиком давления (Veninger A., Morford S., Ateshkadi A., Schlein B.C. Исследования по разработке низкотоксичных камер сгорания для газовых турбин промышленного применения. Промышленная теплотехника, 2002, т.24, №5). При обнаружении виброгорения система контроля двигателя автоматически выполняет маневр временного увеличения направляющего потока с целью подавления флуктуации давления, возвращаясь затем к обычной топливной программе.
К недостаткам известного способа можно отнести то, что для измерения динамического параметра используют датчики пульсаций давлений, установка которых является сложным и трудоемким процессом, поскольку требует внедрения внутрь камеры сгорания. Кроме того, при длительной работе газотурбинных двигателей возможен выход из строя основных элементов этих датчиков, замена которых обходится очень дорого.
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение экономичности способа обнаружения виброгорения в камере сгорания на протяжении всей работы газотурбинного двигателя за счет использования для замера динамического параметра, характеризующего наличие виброгорения, штатных датчиков двигателя.
Задача решается тем, что в способе обнаружения виброгорения в камере сгорания газотурбинного двигателя в процессе его эксплуатации, заключающемся в измерении посредством датчика, установленного на камере сгорания, динамического параметра, характеризующего наличие виброгорения, в качестве динамического параметра измеряют составляющие вибраций корпуса камеры сгорания в выделенном диапазоне частот, определенном путем построения амплитудно-частотной характеристики измерения уровня пульсаций давления в камере сгорания при испытаниях данного типа двигателей.
Измерение в качестве динамического параметра, определяющего наличие высокочастотных колебаний, составляющих вибраций предполагает использование в качестве измерителей штатных датчиков вибраций, обладающих достаточной надежностью, чтобы обеспечить проведение замеров на протяжении всей работы двигателей. Использование штатных датчиков вибраций исключает необходимость установки на корпусе камеры сгорания датчиков пульсаций давлений.
Измерение составляющих вибраций камеры сгорания в диапазоне частот, выделенном при испытаниях двигателя, определенном путем измерения уровня пульсаций давления в камере сгорания при испытаниях данного типа двигателей, позволяет осуществлять контроль за возможным появлением высокочастотных колебаний в камере сгорания и проводить упреждающую регулировку распределения топлива по ее форсункам.
Способ обнаружения виброгорения в камере сгорания газотурбинного двигателя в процессе его эксплуатации осуществляется следующим образом.
До начала испытаний двигателя на камере сгорания испытываемого образца устанавливают датчики пульсации давления. В ходе проведения испытаний измеряют пульсации давления в камере сгорания двигателя, определяют характер появления высокочастотных колебаний по частотам и из полученных значений выделяют диапазон частот, для которого характерно наличие виброгорения.
На двигателях типа испытываемого образца при их эксплуатации на протяжении всей работы посредством установленного на корпусе камеры сгорания датчика вибраций измеряют составляющие вибраций в области частот, выделенной при испытаниях испытываемого образца.
В устройстве обработки данных измеренные значения сравниваются с эталонными, и по результатам сравнения автоматически подается сигнал на исполнительный орган, изменяющий соотношение топлива между контурами камеры сгорания.
Изобретение позволяет обеспечить проведение обнаружения виброгорения в камере сгорания газотурбинного двигателя на протяжении всей работы двигателя.