RU2011874C1

RU2011874C1 - Method of controlling turbine radial clearances in starting gas-turbine engine

Info

Publication number: RU2011874C1
Authority: RU
Inventors: А.П. Хвостов
Original assignee: Войсковая часть 75360
Priority date: 1990-10-09
Filing date: 1990-10-09
Publication date: 1994-04-30

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: cooling stators of turbines up to a temperature that is no less than atmospheric temperature is implemented simultaneously with supplying heating fluid to a cooling system. This temperature is maintained from the beginning of rotation of the rotor, which is implemented by a starting apparatus, up to a moment when the engine is reached a low gas regime. EFFECT: enhanced accuracy of controlling. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в системах стабилизации радиальных зазоров газотурбинных двигателей (ГТД). The invention relates to the field of engine building and can be used in stabilization systems for radial clearances of gas turbine engines (GTE).

Известен способ регулирования радиальных зазоров в турбинах ГТД путем согласования тепловых деформаций статора и ротора. A known method of regulating radial clearances in turbine engines by matching thermal deformations of the stator and rotor.

Недостатком этого способа является сохранение в процессе запуска больших радиальных зазоров либо возможность задевание лопаток ротора о статор, поскольку в нем не определены тепловые режимы корпусных деталей. The disadvantage of this method is the preservation of large radial clearances during the startup process or the possibility of grazing the rotor blades on the stator, since the thermal conditions of the case parts are not defined in it.

Наиболее близким к изобретению является способ регулирования радиальных зазоров в турбине ГТД при запуске, согласно которому регулирование радиальных зазоров в турбине ГТД при запуске осуществляется путем подачи среды в систему охлаждения лопаток и ротора турбины. Closest to the invention is a method of regulating radial clearances in a turbine engine during startup, according to which the regulation of radial clearances in a turbine engine when starting is carried out by supplying a medium to the cooling system of the blades and rotor of the turbine.

Однако этот способ не исключает изменения температуры статора за счет воздействия тепловых потоков, передаваемых свободной конвекцией от деталей ротора, что увеличивает радиальные зазоры в турбине при запуске ГТД. However, this method does not exclude changes in the stator temperature due to the influence of heat fluxes transmitted by free convection from the rotor parts, which increases the radial clearances in the turbine when starting a gas turbine engine.

Целью изобретения является уменьшение радиальных зазоров в турбине при запуске ГТД. The aim of the invention is to reduce radial clearances in the turbine when starting a gas turbine engine.

Поставленная цель достигается тем, что в момент начала раскрутки ротора пусковым устройством подают среду в систему охлаждения статора турбины, обеспечивая до выхода двигателя на режим малого газа температуру статора турбины не ниже атмосферной. This goal is achieved by the fact that at the time the rotor starts to spin up, the starter feeds the medium into the turbine stator cooling system, ensuring that the turbine stator temperature is not lower than atmospheric before the engine enters idle mode.

На чертеже представлена схема установки, реализующей предлагаемый способ регулирования радиальных зазоров в турбине ГТД при запуске. The drawing shows a diagram of an installation that implements the proposed method for regulating radial clearances in a turbine engine during startup.

Согласно схеме установка состоит из системы 1 подачи нагревающей среды в систему охлаждения турбины (диска 2, сопловых и рабочих лопаток 3), системы 4 охлаждения статора 5, в которую поступают сигнал со сравнительного устройства 6 разности текущей частоты вращения ротора ГТД, замеряемой датчиком 7, и заданной для режима малого газа, поступающей с задающего устройства 8, и сигнал со сравнительного устройства 9 разности температур статора и окружающего воздуха, замеряемых датчиками 10 и 11 соответственно, датчика 12 положения рычага управления двигателем, на вход в который дополнительно поступают сигналы со сравнительного устройства 9 и системы 1 подачи нагревающей среды, а выход датчика 12 соединен с пусковым устройством 13 раскрутки ротора 14 ГТД. According to the scheme, the installation consists of a system 1 for supplying a heating medium to a turbine cooling system (disk 2, nozzle and rotor blades 3), a stator 5 cooling system 4, which receives a signal from a comparative device 6 of the difference in the current rotor speed of a gas turbine rotor measured by a sensor 7, and set for the small gas mode coming from the driver 8, and the signal from the comparative device 9 of the temperature difference between the stator and the ambient air, measured by sensors 10 and 11, respectively, of the sensor 12 for the position of the control lever Attic, the entrance to which further receives signals from device 9 and the comparative system 1, the heating medium supply, and output of the sensor 12 is connected to the trigger device 13 of the rotor 14 promotion TBG.

Установка работает следующим образом. При постановке рычага управления двигателем в положение "Запуск" сигнал с датчика 12 поступает на пусковое устройство 13 и происходит его соединение с ротором 14 ГТД. Системой 1 осуществляется прогрев деталей турбины до заданной температуры, не превышающей их температуру для режима малого газа, с последующим ее отключением или изменением производительности. Системой 4 производится охлаждение статора 5 до температуры не ниже атмосферной. Обеспечение заданной температуры статора 5 осуществляется путем изменения режимов работы системы 4 охлаждения по сигналу со сравнительного устройства 9 разности температур статора и окружающего воздуха, замеряемых датчиками 10 и 11. Installation works as follows. When setting the engine control lever to the "Start" position, the signal from the sensor 12 is supplied to the starting device 13 and it is connected to the rotor 14 of the gas turbine engine. System 1 carries out heating of the turbine parts to a predetermined temperature not exceeding their temperature for the idle mode, with its subsequent shutdown or change in performance. System 4 is used to cool the stator 5 to a temperature not lower than atmospheric. The preset temperature of the stator 5 is achieved by changing the operating modes of the cooling system 4 by a signal from the comparative device 9 of the temperature difference between the stator and the ambient air, measured by sensors 10 and 11.

Отключение системы 4 происходит по сигналу со сравнительного устройства 6 в момент достижения частоты вращения ротора 14 уровня, соответствующего режиму малого газа. Формирование сигнала в сравнительном устройстве 6 происходит путем сравнения текущей частоты вращения ротора 14, замеряемой датчиком 7, и заданной, соответствующей режиму малого газа с учетом реальных условий эксплуатации (температуры и давления окружающего воздуха), сигнал которой поступает с задающего устройства 8. При появлении сигнала в сравнительном устройстве 6 положительной разности между текущей частотой вращения и заданной происходит отключение системы 4 охлаждения либо изменение ее производительности с учетом работы двигателя на режиме малого газа и на повышенных режимах. The shutdown of the system 4 occurs upon a signal from the comparative device 6 at the moment of reaching the rotor speed 14 of the level corresponding to the idle mode. The signal is generated in the comparative device 6 by comparing the current rotational speed of the rotor 14, measured by the sensor 7, and the set one corresponding to the idle gas mode taking into account the actual operating conditions (ambient temperature and pressure), the signal of which comes from the setting device 8. When a signal appears in the comparative device 6 of the positive difference between the current speed and the set one, the cooling system 4 is switched off or its performance is changed taking into account the operation of the engine at idle and at increased modes.

Предлагаемый способ регулирования радиальных зазоров в турбине ГТД может использоваться и в предпусковом состоянии двигателя. В этом случае работа систем 1 и 4 осуществляется до начала запуска двигателя, а поступление сигнала с датчика 12 на пусковое устройство 13 происходит только в том случае, если поступающие сигналы со сравнительного устройства 9 и с системы 1 будут соответствовать уровням, характеризующим заданные значения температур статора и деталей турбины. The proposed method for regulating radial clearances in a turbine engine can also be used in the prestarting state of the engine. In this case, the operation of systems 1 and 4 is carried out before the start of the engine, and the signal from the sensor 12 to the starting device 13 occurs only if the incoming signals from the comparative device 9 and from the system 1 correspond to levels characterizing the set values of the stator temperatures and turbine parts.

Claims

METHOD FOR REGULATING RADIAL CLEARANCES IN A TURBINE OF A GAS TURBINE ENGINE WHILE STARTED by supplying a heating medium to the cooling system of the turbine rotor when the rotor is unwound by the starting device before igniting the combustion chamber, characterized in that, in order to reduce radial clearances in the turbine during startup, simultaneously with the flow the cooling system of the turbine rotor during the spin-up of the rotor by the start-up device, until the low-gas mode is reached, the cooling medium is fed into the cooling system of the turbine stator, providing neigh last temperature not lower than ambient air temperature.