Способ обнаружения помпажа

СОЮЗ СОВЕТСКИХсоциАлистическихРЕСПУБЛИК О 27/О 51) 5 Н ПИСАНИ К АВТОРСКО СВИДЕТЕЛЬСТВ ния:ниишемзада форм ада ой про сору состоя м вели ках н 03842 ак по ба фо ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 504884, кл, Р 04 О 27/02, 1974.Авторское свидетельство СССРМ 510587, кл, Р 04 О 27/02, 1975.(54) СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ПОМПАЖА(57) Использование: защита газотурбинногодвигателя от помпажа, Сущность изобретеИзобретение относится к области регулирования компрессоров, в частности к системам обнаружения помпажа(вращающегося срыва),Известны способы обнаружения неустойчивой работы газотурбинного двигате-ля, основанные на измерении величиндавлений на входе и выходе компрессора исравнении их с известными критическимизначениями авт. св. СССР М. 504884, авт.св. СССР М 510585, патент США М3852958),Известны способы. основанные на измерении пульсаций давления за компрессором авт. св, СССР М 256384 авт, св. СССРМ 8422271.Известны способы, использующие признак обратного тока газа по тракту двигателя авт. св. СССР М 279870).Известны способы, использующие в качестве признака помпажа резкое падениедавления за компрессором патент СССР М1429792).,Ж 1760173 А 1 измеряется давление воздуха в сечероточного канала двигателя, ближайк компрессору, и превышением нного значения величиной давления ха во входном сечении запрещают ирование сигнала наличия помпажа на ный промежуток времени по измеренеличине давления воздуха в сечении чного канала, ближайшем к компрес ил. Известны способы диагн и ния работы компрессора изм ие чины давления в характерн оч а профиле лопаток патент СШ 34 авт. св. СССР Иг 340790),Известен способ сигнализации помпажа, в котором источником информации является сигнал оптического пирометра патент Великобритании М 2112928). Способ основан на эффекте быстрого нарастания температуры газа перед турбиной при помпэже.Недостатками перечисленных способов являются возможност.: ложных срабатываний энтипомпажных систем защиты и запаздывание в обнаружении помпажа, Наиболее близким к изобретению является способ по авт. св. СССР й). 510587.Целью изобретения является устранение ложных срабатываний систем защиты от помпджэ.Цель достигается тем. что призн мпажа в отличие от известного спосо рмируется при появлении пика давления,превышающего исходное значение болеечем в два раза, в сечении входного канала,ближайшем к компрессору, а для предотвращения ложных срабатываний дополнительно измеряется давление воздуха всечении входного канала, удаленном откомп рессора.Указанный признак в системах обнаружения помпажа ранее не использовался и,слеДовательно, изобретение соответствуеткритерию "существенные отличия",Использование предлагаемого способаповышает эффективность мероприятий поликвидации неустойчивой работы ГТД Нечаев Ю.Н, Теория авиационных двигателей,часть 2, ВВИА им, Н.А,Жуковского, 1986, с.297.300). Известно; что уровень тепловыхи динамических нагрузок на элементы ГТДпри помпаже обратно пропорционален егодлительности,На фиг. 1 изображено движение волныдавления в момент, предшествующий помпажу, и представлена схема устройства,обеспечивающая обнаружение признакапомпажа и выдачу разовой команды на исполнительный орган, где К 1, К 2 - контакторы; РВ 1 - реле времени; 1 - трехканальныйпреобразователь (типа УГ - УМ или 4 АНЧ -22); 2 - штатная система антипомпажнойзащиты (АПЗ); Д 1, Д 2 - малоинерционныедатчики (типа ЛХ - 61 и ДМИ - 06 Ш).На фиг. 2 показано изменение статического давления в одном из сечений канала,Способ осуществляется следующим образом,Во входном канале двигателя (фиг. 1)последовательно устанавливаются два дифференциал ьн ых датчика (сеч, 1,2), ДатчикД 2 располагается в олижайшем к компрессору сечении, При потере двигателем газодинамической устойчивости пик давления,превышающий исходное значение в два иболее раза, первоначально появляется вплоскости датчика Д 2, который через преобразователь выдает сигнал на контактор К 2,В результате срабатывания контактора К 2происходит включение контакта К 21 (нормально разомкнутого) и срабатывает штатная система АПЗ.В случае, если резкое повышение давления вызвано действием ударной волны,движущейся от сеч. 1 к сеч. 2, первоначально пик давления фиксируется датчиком Д 1,который через преобразователь выдает сигнал на контактор К 1 и реле времени РВ 1,При этом контакт К 11 (нормально замкнутый) размыкает цепь питания АПЗ, а контактК 1,2 включает запитку контактора К 1 и релеРВ 1 (самобпокировку). Через время ЛГ 1 = ---- (1 - расстояние между датчи)а+чками Д 1 и Д 2; ч - скорость потока газа вовходном канале; а - скорость звука) ударная5 волна достигает датчика Д 2, который и вэтом случае через преобразователь приводит к срабатыванию контактора К 2, однакопри этом запитки системы АПЗ не происходит, так как контакт К 1,1 разомкнут.10 Реле времени предназначено дляснятия самоблокировки с контактораК 1 после прохождения отраженнойударной волны через сечение датчикаД 1 и настраивается на время15ТзаданЛГ 1 + - (эадая =2 - ) . ПРИ иса - ч атечении гаадан происходит кратковременное размыкание контакта РВ 1.1, врезультате чего снимается самоблокировка20 контактора К 1 и реле РВ 1, и система возвращается в исходное рабочее состояние.При появлении тепловых возмущенийна входе в компрессор двигателя происходит изменение его режима работы (Нечаев25 Ю,Н. Теория авиационных двигателей,часть 2, ВВИА им. Н.Е,Жуковского, 1986, с,286296).Производительность компрессора падает. В результате чего происходит сильное30 рассогласование в пропускной способностивоздухозаборника и компрессора. Столбвоздуха, находящийся во входном канале,выполняет в данный момент своеобразнуюфункцию пресса по отношению к обьему,35 находящемуся перед компрессором. Давление резко повышается - возникает волнасжатия, направленная против потока, чтоявляется первым признаком помпажа,Исследования, выполненные в ВВИА40 им, Н.Е.Жуковского с использованием методов математического моделирования (Нечаев Ю,Н., Шашенков А.Д., Улач В,ДПисьменный В.Л. Математическое моделирование процессов в ГТД при потере гаэо 45 динамической устойчивости. Трубы Хнаучных чтений по космонавтике. посвященных памяти академика С,П.Королева,ИИЕТАН СССР, 1989 г показали, что появление пика давления в момент, предшествую 50 щий помпажу, является общимотличительным признаком, причем величина пика во всех случаях превышает исходный уровень давления более чем в два раза.На фиг, 2 показан фрагмент распечатки.55 полученной при счете на ЭВМ. иллюстрирующий изменение статического давления всечении на входе в компрессор при появлении помпажа, 1760173Гри использовании предлагаемого способа снижается вероятность ложных срабатываний систем защиты от помпажа и устраняется запаздывание по времени обнаружения неустойчивой работы ГТД. 5Способ позволяет повысить эффективность систем ликвидации помпажа ГТД, а следовательно, надежность и безопасность работы двигателя.. 10Формула изобретенияСпособ обнаружения помпажа путем измерения давления воздуха во входном сечении проточного канала газотурбинного двигателя. ближайшем к компрессору, и формировании сигнала наличия помпаж при превышении измеренной величинои первого заданного значения, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью уменьшения ложных срабатываний защиты, дополнительно измеряют давление воздуха во входном сечении проточного канала, удаленном от компрессора, и при превышении второго заданного значения измеренной величиной давления воздуха во входном сечении, удаленном от компрессора, запрещают формирование сигнала наличия помпажа на заданный промежуток времени,