Визначення температурного стану елементів газотурбінного двигуна за допомогою телеметричної системи

Abstract

Генерація енергії є одним з ключових питань технологічного розвитку в умовах зростання виробництва товарів та послуг. Існує декілька шляхів досягнення мети генерації енергії з високою ефективністю, але в часи широкого впровадження та розповсюдження альтернативних джерел енергії актуальним є використання газотурбінних двигунів у складі енергетичних установок з екологічно чистої виробки електроенергії. Саме тому доцільним є проведення наукових робіт з підвищення ефективності роботи газотурбінних двигунів. Підвищення їх ефективності досягається шляхом зниження температури повітря, що всмоктується, на вході газотурбінного двигуна, підвищення якості горіння палива, збільшення температури газового потоку на вході в турбіну, оптимізацією процесів функціонування елементів двигунів, тощо. Процес модернізації і удосконалення двигуна завжди є доволі складним і трудомістким. Помилки у процесі впровадження заходів щодо модернізації можуть призвести до суттєвих втрат ресурсів та навіть до виходу із ладу газотурбінного двигуна. Оскільки шляхи модернізації пов’язані з моделюванням робочих процесів вузлів та агрегатів двигуна та математичними розрахунками, то є очевидним, що без практичного підтвердження підвищення параметрів ефективності, які мають місце без зниження надійності роботи двигуна в цілому, фактично не можливо досягнути позитивних результатів. В статті, присвяченій оцінці теплового стану елементів газотурбінного двигуна, наукова новизна визначається створенням можливості вимірювання температур деталей турбіни, що рухаються, за допомогою розробленої телеметричної системи вимірювання (ТСВ). Роботу проведено в рамках досліджень оцінки впливу на тепловий стан робочих лопаток турбіни високого тиску зниження температури охолоджуючого повітря в відносному русі, підведення якого здійснюється від компресора високого тиску через підкручуючу решітку соплового апарату турбіни високого тиску, яка здійснює попередню закрутку повітря в напрямку обертання ротора, що, таким чином, визначає практичну значимість дослідження. Метою даного дослідження є демонстрація практичного використання розробленої ТСВ в процесі визначення теплового стану елементів турбіни для модернізації газотурбінної установки, спрямованої на підвищення її ефективності збільшенням температури газового потоку на вході турбіни високого тиску. Дане дослідження базується на експериментальному підході з використанням дослідницького методу для встановлення температурного стану лопаток і диска турбіни високого тиску. Отримані результати визначили нові можливості оцінки теплового стану елементів турбіни в процесі модернізації газотурбінних установок, спрямованої на підвищення їх ефективності шляхом збільшення температури газового потоку на вході першого ступеня турбіни високого тиску.