×
25.08.2017
217.015.c6fb

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ КОНТРОЛЯ ВИБРАЦИОННОГО ГОРЕНИЯ В КАМЕРЕ СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области двигателестроения. Технический результат: обеспечение надежного обнаружения вибрационного горения для предотвращения нерасчетной работы и поломки двигателя. Регистрацию изменения частот колебаний параметров газодинамического движения производят датчиком, чувствительным к электромагнитному излучению продуктов горения в камере сгорания, определяют спектральную плотность в спектре мощности временной реализации этого сигнала, сравнивают с эталонным значением спектральной плотности и в случае превышения определяемого параметра заданного эталонного значения определяют частоту, на которой произошло превышение, сравнивают эту частоту со значениями частот вибрационного горения данной камеры сгорания и вырабатывают сигнал в систему контроля двигателя о наличии вибрационного горения. 2 ил.

Изобретение относится к области двигателестроения, может быть использовано для надежного и своевременного диагностирования вибрационного горения в камере сгорания газотурбинного двигателя и позволяет устранить неустойчивый режим работы двигателя путем оперативного воздействия на различные системы регулирования.

Известен способ обнаружения режима вибрационного горения в системах топливопитания [патент СССР 646147, F02C 5/00, F23N 5/24, F23R 1/12, G01N 1/00, опубл. 05.02.1979], при котором определяют спектры вибраций на режимах вибрационного и невибрационного горения; сравнивают эти спектры, выбирают такую полосу частот при вибрационном горении, в пределах которой отсутствуют вибрации на режимах невибрационного горения, и по вибрации, замеренной в этой полосе частот, судят о режиме вибрационного горения.

Известен способ обнаружения виброгорения в камере сгорания газотурбинного двигателя [патент РФ 2382945, F23N 5/24, опубл. 27.02.2010], заключающийся 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.

Недостатком аналогов является невысокая надежность, обусловленная большим влиянием вибрации конструкции, а также возможным изменением картины широкополосных вибраций двигателя в ходе его эксплуатации и резкими эволюциями летательного аппарата, что может привести к ложным срабатываниям.

Известен способ диагностирования склонности камеры сгорания к гудению и способ управления газовой турбиной [патент РФ 2548233, F23N 5/24, F23R 3/00, опубл. 20.04.2015], при котором осуществляют регистрацию термоакустической величины газового объема камеры сгорания и/или величины колебаний конструкции камеры сгорания в рабочем состоянии и определение параметрической величины по термоакустической величине и/или по величине колебаний; определение спектра параметрической величины в рабочем состоянии в виде ее амплитудной характеристики в зависимости от времени; идентификацию первого и второго резонансов параметрической величины с помощью спектра; определение амплитудного значения первого резонанса и амплитудного значения второго резонанса; расчет параметра стабильности в качестве функции амплитудного значения первого резонанса и амплитудного значения второго резонанса; определение нижнего и/или верхнего значения расстояния, на которое параметр стабильности лежит выше нижнего заданного порогового и/или ниже верхнего заданного порогового значения.

Недостатками аналогов является ограниченные функциональные возможности, так как отсутствует возможность бортового применения.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ контроля вибрационного горения в камере сгорания [патент РФ 2272923 F02C 9, опубл. 27.03.2006], который осуществляют путем регистрации изменения частот колебаний параметров газодинамического движения частиц в газе и определения наличия или отсутствия вибрационного горения, при этом регистрацию изменения параметров газодинамического движения производят электростатическими антеннами без контакта с двигателем и его газодинамической струей, фиксируют временную реализацию сигнала колебаний электростатического поля, определяют спектральную плотность в спектре мощности временной реализации этого сигнала, сравнивают с эталонным значением спектральной плотности и в случае превышения определяемого параметра заданного эталонного значения определяют частоту, за которой произошло превышение, сравнивают эту частоту со значениями частот вибрационного горения данной камеры сгорания и вырабатывают сигнал в систему контроля двигателя о наличии вибрационного горения.

К недостаткам данного способа относится возможное влияние электростатических помех на анализируемый сигнал, а также снижение радиолокационной заметности летательного аппарата.

Задачей изобретения является повышение надежности работы газотурбинного двигателя.

Техническим результатом является обеспечение надежного обнаружения вибрационного горения для предотвращения нерасчетной работы и поломки двигателя.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в способе контроля вибрационного горения в камере сгорания газотурбинного двигателя производят регистрацию изменения частот колебаний параметров газодинамического движения частиц в газе и определение наличия или отсутствия вибрационного горения, согласно изобретению регистрацию изменения частот колебаний параметров газодинамического движения производят датчиком, чувствительным к электромагнитному излучению продуктов горения в камере сгорания, определяют спектральную плотность в спектре мощности временной реализации этого сигнала, сравнивают с эталонным значением спектральной плотности и в случае превышения определяемого параметра заданного эталонною значения определяют частоту, на которой произошло превышение, сравнивают эту частоту со значениями частот вибрационного горения данной камеры сгорания и вырабатывают сигнал в систему контроля двигателя о наличии вибрационного горения.

Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена структурная схема устройства, реализующего способ, на фиг. 2 - частотный спектр излучения продуктов горения в камере сгорания с выявленным вибрационным горением.

Устройство контроля вибрационного горения состоит из последовательно соединенных оптического объектива 1, световода 2, фоточувствительного элемента 3, управляемого усилителя 4, фильтра низкой частоты 5, аналого-цифрового преобразователя 6 и вычислительного устройства 7, которое соединено с управляемым усилителем 4.

Устройство работает следующим образом.

Излучение продуктов горения в камере сгорания попадает на оптический объектив 1 с широкоугольной линзой, собирающей излучение с большой зоны камеры сгорания и фокусирующей его на торец световода 2. Электронная часть отнесена на безопасное расстояние от тепло- и вибронагруженных элементов двигателя, таких как камера сгорания и турбина. Излучение с малым поглощением в волокне выводится на фоточувствительный элемент 3, преобразуясь в электрический ток. Мощность слабого электрического тока повышается усилителем. Особенностью измерения излучения из камеры сгорания является большой динамический диапазон сигнала, достигающий шести и более порядков, диктующий необходимость в усилителе сигнала 4 с переменным коэффициентом усиления. После того как сигнал усилен, из него фильтром низкой частоты 5 удаляются высокочастотные шумы во избежание элайзинга. Далее сигнал оцифровывается в аналого-цифровом преобразователе 6 для дальнейшего анализа вычислительным устройством 7. При определении характерных параметров сигнала, соответствующих вибрационному горению, вычислительное устройство отправляет сообщение в систему регулирования двигателя 8 по стандарту ГОСТ18977-79.

Пример конкретной реализации способа.

На объектив устройства, установленного на место штатных эндоскопических лючков кольцевой камеры сгорания, попадает электромагнитное излучение от горящей топливовоздушной смеси. Линза, изготовленная из монокристаллического сапфира Al2O3, фокусирует излучение на торце покрытого алюминием оптического металлизированного волокна. Излучение, выводимое из волокна, переносится на фотоприемник S1223, чувствительный в области 0,4 мкм - 1,1 мкм. Ток фотоприемника преобразуется в напряжение усилителем, затем фильтром низкой часты 2-го порядка удаляются гармоники из сигнала выше 25 кГц. Микроконтроллер со встроенным аналого-цифровым преобразователем производит оцифровку сигнала с частотой 50 кГц и для избегания искажения сигнала корректирует коэффициент усиления с помощью цифрового потенциометра при достижении сигналом граничных значений на аналого-цифровой преобразователь. Микроконтроллер производит вычисление быстрого преобразования Фурье по 256 точкам 100 раз в секунду. После преобразования происходит дальнейший анализ на основе выходного массива и вычисляются частоты гармоник сигналов. В результате анализа получены следующие гармоники - 78 Гц, 246 Гц, 344 Гц, что свидетельствует о вибрационном горении в камере сгорания.

Преимуществами данного способа является установка объектива системы на место штатных эндоскопических лючков камеры сгорания, а также отсутствие влияния вибрации двигателя на анализируемый сигнал. Преимуществом также является то, что описанный способ применим и для бортового использования на летательном аппарате в жестких условиях эксплуатации. Это позволяет определять вибрационное горение в не моделируемых на стенде условиях работы двигателя, например анализировать влияние воздушных ям на газодинамические процессы в камере сгорания.

Итак, заявляемое изобретение позволяет повысить надежность определения вибрационного горения за счет приема электромагнитного излучения продуктов горения в камере сгорания.

Способ контроля вибрационного горения в камере сгорания газотурбинного двигателя, заключающийся в регистрации изменения частот колебаний параметров газодинамического движения частиц в газе и определении наличия или отсутствия вибрационного горения, отличающийся тем, что регистрацию изменения частот колебаний параметров газодинамического движения производят датчиком, чувствительным к электромагнитному излучению продуктов горения в камере сгорания, определяют спектральную плотность в спектре мощности временной реализации этого сигнала, сравнивают с эталонным значением спектральной плотности и в случае превышения определяемого параметра заданного эталонного значения определяют частоту, на которой произошло превышение, сравнивают эту частоту со значениями частот вибрационного горения данной камеры сгорания и вырабатывают сигнал в систему контроля двигателя о наличии вибрационного горения.
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ВИБРАЦИОННОГО ГОРЕНИЯ В КАМЕРЕ СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 41-50 of 55 items.
25.08.2017
№217.015.a9bf

Способ высокотемпературного азотирования изделий из титановых сплавов

Изобретение относится к области плазменной химико-термической обработки поверхности деталей и может быть использовано в авиадвигателестроении. Способ азотирования изделий из титанового сплава в тлеющем разряде включает вакуумный нагрев изделий из титанового сплава в тлеющем разряде в плазме...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611607
Дата охранного документа: 28.02.2017
25.08.2017
№217.015.aae0

Способ калибровки инклинометрических систем

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для проведения калибровочных операций инклинометрических систем с трехкомпонентными феррозондовыми и акселерометрическими датчиками. Технический результат – уменьшение погрешности измерений инклинометрических систем. Сущность...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611567
Дата охранного документа: 28.02.2017
25.08.2017
№217.015.af10

Способ определения комплекса угловых параметров пространственной ориентации бурового инструмента

Изобретение относится к области бурения наклонно направленных и горизонтальных скважин, в частности к определению угловых параметров пространственной ориентации бурового инструмента (азимута, зенитного угла и угла установки отклонителя в апсидальной плоскости). Технический результат: уменьшение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610957
Дата охранного документа: 17.02.2017
25.08.2017
№217.015.afae

Способ ионного азотирования титановых сплавов

Изобретение относится к машиностроительной промышленности, а именно к химико-термической обработке поверхности изделий из титанового сплава, и может быть использовано для повышения эксплуатационных характеристик изделий. Способ ионного азотирования титановых сплавов в газовой смеси азот-аргон с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611003
Дата охранного документа: 17.02.2017
25.08.2017
№217.015.b5d7

Способ получения комбинированной формы для отливки сложных заготовок из титановых сплавов

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения отливок, имеющих пространственно-сложные отверстия, из титановых сплавов. Механическим путем изготавливают основную графитовую форму, затем изготавливают пространственно сложный фрагмент формы путем нанесения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614480
Дата охранного документа: 28.03.2017
25.08.2017
№217.015.bbae

Способ защиты интерметаллидного сплава от высокотемпературного окисления

Изобретение относится к химической обработке поверхности конструкционных сплавов, а именно к защите интерметаллидных сплавов на основе алюминидов титана от высокотемпературного окисления, и может быть использовано для защиты лопаток турбины или компрессора, работающих при температурах до 800°C....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615963
Дата охранного документа: 11.04.2017
25.08.2017
№217.015.c420

Измеритель температуры газа газотурбинного двигателя

Использование - в системах измерения температуры газа газотурбинных двигателей (ГТД). Техническим результатом является повышение точности измерителя температуры газа ГТД на переходных режимах. Сущность изобретения: измеритель температуры газа газотурбинного двигателя дополнительно содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617221
Дата охранного документа: 24.04.2017
26.08.2017
№217.015.d38a

Способ определения неуравновешенности станка-качалки скважинной штанговой насосной установки

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к системам диагностики скважинных штанговых насосных установок. Сущность изобретения состоит в том, что сравнивают эталонное значение среднеквадратического отклонения полной мощности и значение среднеквадратического отклонения полной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621435
Дата охранного документа: 06.06.2017
26.08.2017
№217.015.d600

Тепловой генератор электрической энергии для космического аппарата

Изобретение относится к электротехнике и может применяться для создания генераторов на космических аппаратах, в которых солнечная тепловая энергия преобразуется в электрическую. Технический результат заключается в снижении удельной массы теплового генератора, обеспечении выработки электрической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622907
Дата охранного документа: 21.06.2017
26.08.2017
№217.015.e141

Способ азотирования титановых сплавов в тлеющем разряде

Изобретение относится к машиностроительной промышленности, а именно к химико-термической обработке поверхности изделий из титанового сплава и может быть использовано для повышения эксплуатационных характеристик изделий. Способ азотирования изделий из титановых сплавов в тлеющем разряде включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625518
Дата охранного документа: 14.07.2017
Showing 41-50 of 55 items.
25.08.2017
№217.015.a9bf

Способ высокотемпературного азотирования изделий из титановых сплавов

Изобретение относится к области плазменной химико-термической обработки поверхности деталей и может быть использовано в авиадвигателестроении. Способ азотирования изделий из титанового сплава в тлеющем разряде включает вакуумный нагрев изделий из титанового сплава в тлеющем разряде в плазме...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611607
Дата охранного документа: 28.02.2017
25.08.2017
№217.015.aae0

Способ калибровки инклинометрических систем

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для проведения калибровочных операций инклинометрических систем с трехкомпонентными феррозондовыми и акселерометрическими датчиками. Технический результат – уменьшение погрешности измерений инклинометрических систем. Сущность...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611567
Дата охранного документа: 28.02.2017
25.08.2017
№217.015.af10

Способ определения комплекса угловых параметров пространственной ориентации бурового инструмента

Изобретение относится к области бурения наклонно направленных и горизонтальных скважин, в частности к определению угловых параметров пространственной ориентации бурового инструмента (азимута, зенитного угла и угла установки отклонителя в апсидальной плоскости). Технический результат: уменьшение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610957
Дата охранного документа: 17.02.2017
25.08.2017
№217.015.afae

Способ ионного азотирования титановых сплавов

Изобретение относится к машиностроительной промышленности, а именно к химико-термической обработке поверхности изделий из титанового сплава, и может быть использовано для повышения эксплуатационных характеристик изделий. Способ ионного азотирования титановых сплавов в газовой смеси азот-аргон с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611003
Дата охранного документа: 17.02.2017
25.08.2017
№217.015.b5d7

Способ получения комбинированной формы для отливки сложных заготовок из титановых сплавов

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения отливок, имеющих пространственно-сложные отверстия, из титановых сплавов. Механическим путем изготавливают основную графитовую форму, затем изготавливают пространственно сложный фрагмент формы путем нанесения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614480
Дата охранного документа: 28.03.2017
25.08.2017
№217.015.bbae

Способ защиты интерметаллидного сплава от высокотемпературного окисления

Изобретение относится к химической обработке поверхности конструкционных сплавов, а именно к защите интерметаллидных сплавов на основе алюминидов титана от высокотемпературного окисления, и может быть использовано для защиты лопаток турбины или компрессора, работающих при температурах до 800°C....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615963
Дата охранного документа: 11.04.2017
25.08.2017
№217.015.c420

Измеритель температуры газа газотурбинного двигателя

Использование - в системах измерения температуры газа газотурбинных двигателей (ГТД). Техническим результатом является повышение точности измерителя температуры газа ГТД на переходных режимах. Сущность изобретения: измеритель температуры газа газотурбинного двигателя дополнительно содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617221
Дата охранного документа: 24.04.2017
26.08.2017
№217.015.d38a

Способ определения неуравновешенности станка-качалки скважинной штанговой насосной установки

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к системам диагностики скважинных штанговых насосных установок. Сущность изобретения состоит в том, что сравнивают эталонное значение среднеквадратического отклонения полной мощности и значение среднеквадратического отклонения полной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621435
Дата охранного документа: 06.06.2017
26.08.2017
№217.015.d600

Тепловой генератор электрической энергии для космического аппарата

Изобретение относится к электротехнике и может применяться для создания генераторов на космических аппаратах, в которых солнечная тепловая энергия преобразуется в электрическую. Технический результат заключается в снижении удельной массы теплового генератора, обеспечении выработки электрической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622907
Дата охранного документа: 21.06.2017
26.08.2017
№217.015.e141

Способ азотирования титановых сплавов в тлеющем разряде

Изобретение относится к машиностроительной промышленности, а именно к химико-термической обработке поверхности изделий из титанового сплава и может быть использовано для повышения эксплуатационных характеристик изделий. Способ азотирования изделий из титановых сплавов в тлеющем разряде включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625518
Дата охранного документа: 14.07.2017
+ добавить свой РИД