CN104061076B - 发动机出口温度场的均匀方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发动机出口温度场的均匀方法，包括：步骤S1：检测发动机的周向出口温度，根据检测结果确定发动机的出口温度场高温区和出口温度场低温区；步骤S2：将位于出口温度场高温区内的第一燃油喷嘴与位于出口温度场低温区内的第二燃油喷嘴位置对调。经研究分析表明，发动机的火焰筒和燃油喷嘴的性能对发动机出口温度场具有一定影响，因而当火焰筒外环的气孔的进气量不均而导致发动机出口温度场不均匀时，通过将位于出口温度场高温区内的第一燃油喷嘴与位于出口温度场低温区内的第二燃油喷嘴位置对调，可以有效、快捷地改善发动机出口温度场的温度情况，并能使得发动机出口温度场的均匀性提高，从而提高了产品的出厂效率和交付进度。

Description

发动机出口温度场的均匀方法

技术领域

本发明涉及发动机设备技术领域，更具体地，涉及一种发动机出口温度场的均匀方法。

背景技术

发动机(例如涡轮轴式航天发动机)在运行时，发动机内部具有高温高压的特点。当发动机的内部温度场不均匀时，会导致零件各部分受热不均，从而导致零件产生扭曲力，严重时甚至会导致零件破裂。一旦零件破裂掉块后进入流道，容易击伤叶片，进而导致发动机运行故障，严重影响发动机运行安全和使用设备安全。

因此，在发动机出厂前需要进行发动机出口温度场测试。经研究和实验表明，发动机在进行出口温度场测试时不合格产品占总数的百分之二十五以上，因而存在不合格产品多、成本质量差的问题。目前还没有一种有效、快捷调整发动机出口温度场的方法，从而严重影响了产品的出厂效率、延缓了产品的交付进度。

发明内容

本发明旨在提供一种发动机出口温度场的均匀方法，以解决现有技术中没有有效、快捷调整发动机出口温度场的方法而导致产品的出厂效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种发动机出口温度场的均匀方法，包括：步骤S1：检测发动机的周向出口温度，根据检测结果确定发动机的出口温度场高温区和出口温度场低温区；步骤S2：将位于出口温度场高温区内的第一燃油喷嘴与位于出口温度场低温区内的第二燃油喷嘴位置对调。

进一步地，步骤S1包括：步骤S11：在发动机的周向间隔设置多个温度检测装置，多个温度检测装置检测得到发动机的不同位置的第一出口温度值；步骤S12：将检测得到的第一出口温度值从大到小排序，第一出口温度值最大处确定为发动机的出口温度场高温区，第一出口温度值最小处确定为发动机的出口温度场低温区。

进一步地，均匀方法还包括在步骤S2之后的步骤S3：校验调试结果，确定是否需要重复调试。

进一步地，步骤S3包括：步骤S31：检测发动机的周向出口温度，将检测得到的第二出口温度值从大到小排序，确定最大第二出口温度值；步骤S32：将最大第二出口温度值与额定温度值相比较；步骤S33：当最大第二出口温度值大于额定温度值时，重复步骤S1和步骤S2；当最大第二出口温度值小于额定温度值时，结束调试。

进一步地，步骤S3包括：步骤S31：检测发动机的周向出口温度，将检测得到的第二出口温度值从大到小排序，并计算得到最大温差值；步骤S32：将最大温差值与标准温差值相比较；步骤S33：当最大温差值大于标准温差值时，重复步骤S1和步骤S2；当最大温差值小于标准温差值时，结束调试。

进一步地，步骤S3包括：步骤S31：计算得到发动机的燃油喷嘴流量分布不均匀度值；步骤S32：将燃油喷嘴流量分布不均匀度值与不均匀度标准值相比较；步骤S33：当燃油喷嘴流量分布不均匀度值大于不均匀度标准值时，重复步骤S1和步骤S2；当燃油喷嘴流量分布不均匀度值小于不均匀度标准值时，结束调试。

进一步地，步骤S3包括：步骤S31：检测发动机的周向出口温度，将检测得到的第二出口温度值从大到小排序，确定最大第二出口温度值；步骤S32：将最大第二出口温度值与额定温度值相比较；步骤S33：当最大第二出口温度值大于额定温度值时，重复步骤S1和步骤S2；当最大第二出口温度值小于额定温度值时，继续步骤S34；步骤S34：将检测得到的第二出口温度值从大到小排序，并计算得到最大温差值；步骤S35：将最大温差值与标准温差值相比较；步骤S36：当最大温差值大于标准温差值时，重复步骤S1和步骤S2；当最大温差值小于标准温差值时，继续步骤S37；步骤S37：计算得到发动机的燃油喷嘴流量分布不均匀度值；步骤S38：将燃油喷嘴流量分布不均匀度值与不均匀度标准值相比较；步骤S39：当燃油喷嘴流量分布不均匀度值大于不均匀度标准值时，重复步骤S1和步骤S2；当燃油喷嘴流量分布不均匀度值小于不均匀度标准值时，结束调试。

进一步地，发动机包括偶数个燃油喷嘴，偶数个燃油喷嘴根据每个燃油喷嘴的流量值大小被分为两组，第一燃油喷嘴组中的每个燃油喷嘴的流量值均大于第二燃油喷嘴组中的每个燃油喷嘴的流量值；第一燃油喷嘴和第二燃油喷嘴属于第一燃油喷嘴组，或者第一燃油喷嘴和第二燃油喷嘴属于第二燃油喷嘴组。

进一步地，温度检测装置为热电偶。

进一步地，温度检测装置为六个，六个温度检测装置等间隔地设置。

本发明中的发动机出口温度场的均匀方法包括步骤S1：检测发动机的周向出口温度，根据检测结果确定发动机的出口温度场高温区和出口温度场低温区；步骤S2：将位于出口温度场高温区内的第一燃油喷嘴与位于出口温度场低温区内的第二燃油喷嘴位置对调。经研究分析表明，发动机的火焰筒和燃油喷嘴的性能对发动机出口温度场具有一定影响，因而当火焰筒外环的气孔的进气量不均而导致发动机出口温度场不均匀时，通过将位于出口温度场高温区内的第一燃油喷嘴与位于出口温度场低温区内的第二燃油喷嘴位置对调，可以有效、快捷地改善发动机出口温度场的温度情况，并能使得发动机出口温度场的均匀性提高，从而提高了产品的出厂效率、保证了产品的交付进度。同时，本发明中的均匀方法具有操作简单、可靠性高的特点。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了本发明中的均匀方法的流程图；以及

图2示意性示出了本发明中的发动机和温度检测装置的位置关系示意图。

图中附图标记：10、发动机；11、出口温度场高温区；12、出口温度场低温区；20、第一燃油喷嘴；21、第三燃油喷嘴；22、第四燃油喷嘴；23、第五燃油喷嘴；24、第六燃油喷嘴；25、第七燃油喷嘴；30、第二燃油喷嘴；31、第八燃油喷嘴；32、第九燃油喷嘴；33、第十燃油喷嘴；34、第十一燃油喷嘴；35、第十二燃油喷嘴；36、第十三燃油喷嘴；37、第十四燃油喷嘴；40、温度检测装置；41、第一测试点；42、第二测试点；43、第三测试点；44、第四测试点；45、第五测试点；46、第六测试点。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本发明提供了一种发动机出口温度场的均匀方法。如图1和图2所示，均匀方法包括步骤S1和步骤S2，步骤S1：检测发动机10的周向出口温度，根据检测结果确定发动机10的出口温度场高温区11和出口温度场低温区12；步骤S2：将位于出口温度场高温区11内的第一燃油喷嘴20与位于出口温度场低温区12内的第二燃油喷嘴30位置对调。经研究分析表明，发动机10的火焰筒和燃油喷嘴的性能对发动机10出口温度场具有一定影响，因而当火焰筒外环的气孔的进气量不均而导致发动机10出口温度场不均匀时，通过将位于出口温度场高温区11内的第一燃油喷嘴20与位于出口温度场低温区12内的第二燃油喷嘴30位置对调，可以有效、快捷地改善发动机10出口温度场的温度情况，并能使得发动机10出口温度场的均匀性提高，从而提高了产品的出厂效率、保证了产品的交付进度。同时，本发明中的均匀方法具有操作简单、可靠性高的特点。

本发明中的步骤S1包括步骤S11和步骤S12，步骤S11：在发动机10的周向间隔设置多个温度检测装置40，多个温度检测装置40检测得到发动机10的不同位置的第一出口温度值；步骤S12：将检测得到的第一出口温度值从大到小排序，第一出口温度值最大处确定为发动机10的出口温度场高温区11，第一出口温度值最小处确定为发动机10的出口温度场低温区12。优选地，温度检测装置40为六个，六个温度检测装置40等间隔地设置。由于六个温度检测装置40等间隔地设置，因而保证六个温度检测装置40检测得到的温度值能够反映整个发动机10出口温度场的温度情况，不会出现大面积温度场未被测量而导致检测结果失真的问题，从而保证了均匀方法的调节可靠性。

优选地，温度检测装置40为热电偶。当然，温度检测装置40还可以是其他测温传感器。例如电子测温计等。

本发明中的均匀方法还包括在步骤S2之后的步骤S3：校验调试结果，确定是否需要重复调试。优选地，当校验结果不合格时，需要重复步骤S1和步骤S2继续调试；当校验结果合格时，结束调试。由于设置有校验步骤，因而保证了均匀方法的工作可靠性，保证了调节精度。

在一个优选的实施方式中，步骤S3包括：步骤S31：检测发动机10的周向出口温度，将检测得到的第二出口温度值从大到小排序，确定最大第二出口温度值；步骤S32：将最大第二出口温度值与额定温度值相比较；步骤S33：当最大第二出口温度值大于额定温度值时，重复步骤S1和步骤S2；当最大第二出口温度值小于额定温度值时，结束调试。当最大第二出口温度值高于额定温度值(行业标准额定温度值)时，表明发动机10存在潜在的运行安全风险，因而需要重复步骤S1和步骤S2。

在另一个优选的实施方式中，步骤S3包括：步骤S31：检测发动机10的周向出口温度，将检测得到的第二出口温度值从大到小排序，并计算得到最大温差值；步骤S32：将最大温差值与标准温差值相比较；步骤S33：当最大温差值大于标准温差值时，重复步骤S1和步骤S2；当最大温差值小于标准温差值时，结束调试。当最大温差值高于标准温差值(行业标准温差值)时，表明发动机10存在潜在的运行安全风险，因而需要重复步骤S1和步骤S2。

在另一个优选的实施方式中，步骤S3包括：步骤S31：计算得到发动机10的燃油喷嘴流量分布不均匀度值；步骤S32：将燃油喷嘴流量分布不均匀度值与不均匀度标准值相比较；步骤S33：当燃油喷嘴流量分布不均匀度值大于不均匀度标准值时，重复步骤S1和步骤S2；当燃油喷嘴流量分布不均匀度值小于不均匀度标准值时，结束调试。当燃油喷嘴流量分布不均匀度值高于不均匀度标准值(行业不均匀度标准值)时，表明发动机10存在潜在的运行安全风险，因而需要重复步骤S1和步骤S2。

在另一个优选的实施方式中，为了更好地提高了均匀方法的可靠性，因而校验步骤S3包括：步骤S31：检测发动机10的周向出口温度，将检测得到的第二出口温度值从大到小排序，确定最大第二出口温度值；步骤S32：将最大第二出口温度值与额定温度值相比较；步骤S33：当最大第二出口温度值大于额定温度值时，重复步骤S1和步骤S2；当最大第二出口温度值小于额定温度值时，继续步骤S34；步骤S34：将检测得到的第二出口温度值从大到小排序，并计算得到最大温差值；步骤S35：将最大温差值与标准温差值相比较；步骤S36：当最大温差值大于标准温差值时，重复步骤S1和步骤S2；当最大温差值小于标准温差值时，继续步骤S37；步骤S37：计算得到发动机10的燃油喷嘴流量分布不均匀度值；步骤S38：将燃油喷嘴流量分布不均匀度值与不均匀度标准值相比较；步骤S39：当燃油喷嘴流量分布不均匀度值大于不均匀度标准值时，重复步骤S1和步骤S2；当燃油喷嘴流量分布不均匀度值小于不均匀度标准值时，结束调试。当且仅当发动机10出口温度场满足额定温度测试标准、最大温差测试标准、不均匀度标准时，调试才能结束，从而保证了均匀方法的可靠性，进而保证了发动机10的工作可靠性。

本发明中的发动机10包括偶数个燃油喷嘴，偶数个燃油喷嘴根据每个燃油喷嘴的流量值大小被分为两组，第一燃油喷嘴组中的每个燃油喷嘴的流量值均大于第二燃油喷嘴组中的每个燃油喷嘴的流量值；第一燃油喷嘴20和第二燃油喷嘴30属于第一燃油喷嘴组，或者第一燃油喷嘴20和第二燃油喷嘴30属于第二燃油喷嘴组。由于同一组内的燃油喷嘴的流量值更为相近，因而使得发动机10的燃油喷嘴流量分布不均匀度更易满足行业标准，从而提高了产品的出厂效率。由于需要对调的第一燃油喷嘴20和第二燃油喷嘴30属于同一燃油喷嘴组，因而将二者对调后使得发动机10的燃油喷嘴流量分布不均匀度更易满足行业标准，从而提高了调节效率、保证了均匀方法的可靠性。

在如图2所示的一个优选的实施例中，燃油喷嘴为14个，燃油喷嘴选用离心喷嘴，发动机10包括第一路燃油总管和第二路燃油总管，第一路燃油总管和第二路燃油总管上各有7个燃油喷嘴，第一路燃油总管和第二路燃油总管通过电子控制器的泵调节器进行供油，六个温度检测装置40沿周向等间隔地设置在发动机的燃气涡轮出口与动力涡轮之间。每个燃油喷嘴的流量值范围为360～393克每分钟，根据行业标准温差值小于标准温差值80摄氏度，每个温度检测装置40的检测温度均应小于额定温度值870摄氏度。

实际工作过程中第一路燃油总管燃油压力较大，第二路燃油总管燃油压力较小，为保证带喷嘴的燃油总管组件的流量试验合格，需要将第一燃油喷嘴组中的燃油喷嘴装在第二路燃油总管上，将第二燃油喷嘴组中的燃油喷嘴装在第一路燃油总管上。在进行发动机10的燃油喷嘴流量分布不均匀度检测时，为了提高了均匀方法的可靠性，需要保证带喷嘴的燃油总管组件要求总的喷嘴流量分布均匀度δ_总不大于百分之四，第一路燃油总管的喷嘴流量分布均匀度δ₁不大于百分之三，第二路燃油总管的喷嘴流量分布均匀度δ₂不大于百分之三。其中，燃油总管组件要求总的喷嘴流量分布均匀度δ_总、第一路燃油总管的喷嘴流量分布均匀度δ₁、第二路燃油总管的喷嘴流量分布均匀度δ₂根据下述公式(1)、公式(2)、公式(3)计算得到：

${\mathrm{\δ}}_1=\frac{G_{1fmax}-G_{1fmin}}{G_{1fmax}}\×100\%---\left(2\right)$

${\mathrm{\δ}}_2=\frac{G_{2fmax}-G_{2fmin}}{G_{2fmax}}\×100\%---\left(3\right)$

其中，G_fmax14个燃油喷嘴中喷嘴流量值最大的燃油喷嘴的喷嘴流量值，G_fmin14个燃油喷嘴中喷嘴流量值最小的燃油喷嘴的喷嘴流量值，G_1fmax第一路燃油总管上的7个燃油喷嘴中喷嘴流量值最大的燃油喷嘴的喷嘴流量值，G_1fmin第一路燃油总管上的7个燃油喷嘴中喷嘴流量值最小的燃油喷嘴的喷嘴流量值，G_2fmax第二路燃油总管上的7个燃油喷嘴中喷嘴流量值最大的燃油喷嘴的喷嘴流量值，G_2fmin第二路燃油总管上的7个燃油喷嘴中喷嘴流量值最小的燃油喷嘴的喷嘴流量值。

如图2所示的实施例中，14个燃油喷嘴分别为第一燃油喷嘴20、第二燃油喷嘴30、第三燃油喷嘴21、第四燃油喷嘴22、第五燃油喷嘴23、第六燃油喷嘴24、第七燃油喷嘴25、第八燃油喷嘴31、第九燃油喷嘴32、第十燃油喷嘴33、第十一燃油喷嘴34、第十二燃油喷嘴35、第十三燃油喷嘴36和第十四燃油喷嘴37，各个燃油喷嘴的喷嘴流量值如表1所示。其中，第一燃油喷嘴20、第二燃油喷嘴30、第四燃油喷嘴22、第六燃油喷嘴24、第九燃油喷嘴32、第十一燃油喷嘴34和第十三燃油喷嘴36设置在第二路燃油总管上，第三燃油喷嘴21、第五燃油喷嘴23、第七燃油喷嘴25、第八燃油喷嘴31、第十燃油喷嘴33、第十二燃油喷嘴35和第十四燃油喷嘴37设置在第一路燃油总管上。

表1.发动机的各个燃油喷嘴的喷嘴流量值

如图2所示的实施例中，六个温度检测装置40分别设置在第一测试点41、第二测试点42、第三测试点43、第四测试点44、第五测试点45和第六测试点46，六个测试点的第一检测温度值和第二检测温度值如表2所示。

表2.发动机的各个测试点的检测温度值

根据上述表1和表2可以看出，第一测试点41处的第一检测温度值最高，为865.8摄氏度，第四测试点44处的第一检测温度值最低，为784.7摄氏度，因而确定第一测试点41处为出口温度场高温区11，第四测试点44处为出口温度场低温区12。通过将位于出口温度场高温区内的第一燃油喷嘴20与位于出口温度场低温区12内的第二燃油喷嘴30对调，以使发动机10出口温度场的分布情况改变。

调节后，第一测试点41处的第二检测温度值仍为最高，为825.9摄氏度，第六测试点46处的第二检测温度值最低，为798.2摄氏度，因而最大第二出口温度值(825.9摄氏度)小于额定温度值(870摄氏度)满足额定温度测试标准，且最大温差值为27摄氏度小于标准温差值(80摄氏度)满足最大温差测试标准，同时发动机10出口温度场满足不均匀度标准。

大量实验证明，燃油喷嘴的喷嘴流量值对单点的温度场影响最为明显，因此根据实际温度场分布情况和各个燃油喷嘴的喷嘴流量值，进行匹配性调节燃油喷嘴的位置即可解决温度场均匀的问题。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种发动机出口温度场的均匀方法，其特征在于，包括：

步骤S1：检测发动机(10)的周向出口温度，根据检测结果确定所述发动机(10)的出口温度场高温区(11)和出口温度场低温区(12)；

步骤S2：将位于所述出口温度场高温区(11)内的第一燃油喷嘴(20)与位于所述出口温度场低温区(12)内的第二燃油喷嘴(30)位置对调；

所述发动机(10)包括偶数个燃油喷嘴，所述偶数个燃油喷嘴根据每个所述燃油喷嘴的流量值大小被分为两组，第一燃油喷嘴组中的每个所述燃油喷嘴的流量值均大于第二燃油喷嘴组中的每个所述燃油喷嘴的流量值；所述第一燃油喷嘴(20)和所述第二燃油喷嘴(30)属于所述第一燃油喷嘴组，或者所述第一燃油喷嘴(20)和所述第二燃油喷嘴(30)属于所述第二燃油喷嘴组。

2.根据权利要求1所述的均匀方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

步骤S11：在所述发动机(10)的周向间隔设置多个温度检测装置(40)，多个所述温度检测装置(40)检测得到所述发动机(10)的不同位置的第一出口温度值；

步骤S12：将检测得到的所述第一出口温度值从大到小排序，所述第一出口温度值最大处确定为所述发动机(10)的所述出口温度场高温区(11)，所述第一出口温度值最小处确定为所述发动机(10)的所述出口温度场低温区(12)。

3.根据权利要求1所述的均匀方法，其特征在于，所述均匀方法还包括在所述步骤S2之后的步骤S3：校验调试结果，确定是否需要重复调试。

4.根据权利要求3所述的均匀方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

步骤S31：检测所述发动机(10)的周向出口温度，将检测得到的第二出口温度值从大到小排序，确定最大第二出口温度值；

步骤S32：将所述最大第二出口温度值与额定温度值相比较；

步骤S33：当所述最大第二出口温度值大于所述额定温度值时，重复所述步骤S1和所述步骤S2；当所述最大第二出口温度值小于所述额定温度值时，结束调试。

5.根据权利要求3所述的均匀方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

步骤S31：检测所述发动机(10)的周向出口温度，将检测得到的第二出口温度值从大到小排序，并计算得到最大温差值；

步骤S32：将所述最大温差值与标准温差值相比较；

步骤S33：当所述最大温差值大于所述标准温差值时，重复所述步骤S1和所述步骤S2；当所述最大温差值小于所述标准温差值时，结束调试。

6.根据权利要求3所述的均匀方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

步骤S31：计算得到所述发动机(10)的燃油喷嘴流量分布不均匀度值；

步骤S32：将所述燃油喷嘴流量分布不均匀度值与所述不均匀度标准值相比较；

步骤S33：当所述燃油喷嘴流量分布不均匀度值大于所述不均匀度标准值时，重复所述步骤S1和所述步骤S2；当所述燃油喷嘴流量分布不均匀度值小于所述不均匀度标准值时，结束调试。

7.根据权利要求3所述的均匀方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

步骤S31：检测所述发动机(10)的周向出口温度，将检测得到的第二出口温度值从大到小排序，确定最大第二出口温度值；

步骤S32：将所述最大第二出口温度值与额定温度值相比较；

步骤S33：当所述最大第二出口温度值大于所述额定温度值时，重复所述步骤S1和所述步骤S2；当所述最大第二出口温度值小于所述额定温度值时，继续步骤S34；

所述步骤S34：将检测得到的第二出口温度值从大到小排序，并计算得到最大温差值；

步骤S35：将所述最大温差值与标准温差值相比较；

步骤S36：当所述最大温差值大于所述标准温差值时，重复所述步骤S1和所述步骤S2；当所述最大温差值小于所述标准温差值时，继续步骤S37；

所述步骤S37：计算得到所述发动机(10)的燃油喷嘴流量分布不均匀度值；

步骤S38：将所述燃油喷嘴流量分布不均匀度值与所述不均匀度标准值相比较；

步骤S39：当所述燃油喷嘴流量分布不均匀度值大于所述不均匀度标准值时，重复所述步骤S1和所述步骤S2；当所述燃油喷嘴流量分布不均匀度值小于所述不均匀度标准值时，结束调试。

8.根据权利要求2所述的均匀方法，其特征在于，所述温度检测装置(40)为热电偶。

9.根据权利要求2所述的均匀方法，其特征在于，所述温度检测装置(40)为六个，六个所述温度检测装置(40)等间隔地设置。