[发明专利]启动涡轮机组而减少热失衡的方法

说明书

背景技术

本发明涉及通常的涡轮机组领域。本发明特别涉及当启动涡轮机组时考虑热失衡。

热失衡是在涡轮机组的转子被停止后涡轮机组的转子中发生的暂时失衡。由于热空气比冷空气轻，在气流通道内发生温度不均匀性，其通过双金属效应使转子变形。热失衡可比转子的剩余失衡大一百倍。

然而，涡轮机组在达到其运转速度之前必须通过一个或多个临界速度。因此，在重启涡轮机组时，一旦通过临界速度热失衡就可产生强烈的振动，其可降低涡轮机组的可靠性。热失衡也可具有在定子和转子之间进行接触的结果，其可使相关组件的完整性恶化。

存在寻求减少热失衡的不良影响的各种已知的解决方案：

·在涡轮机组停止后的一定时间长度内不重启涡轮机组；

·出于减少温度不均匀性（通风，发动机连续旋转，将空气流注入到气流通道内，…）的目的，在发动机停止或重启之前实施具体步骤；

·扩大定子和转子之间的间隙，以在重启涡轮机组时防止它们进行接触；以及

·修改发动机的架构以限制热失衡的影响。

然而，那些已知的解决方案存在某些缺点：

·在一定时间长度内不重启不利于涡轮机的可用性；

·具体步骤需要由操作者采取行动，例如由航空发动机的飞行员；

·扩大定子和转子之间的间隙对涡轮机组的性能有害；以及

·调整发动机的架构对涡轮机组的重量有害。

例如，文献FR2185753描述了经由被设置用于该目的的通道将压缩空气注入到气流通道内。该文献还提到了其他的解决方案，特别是使用转动装置使涡轮机在重启之前旋转。该特定的解决方案涉及在重启之前由操作者采取的动作。

因此，当启动可能遭受热失衡的涡轮机组时，存在对更有效的解决方案的需求。

发明目的和内容

本发明提出通过提出一种启动或重启涡轮机组的方法以满足这种需要，该方法由电子单元实施，该涡轮机组包括燃气涡轮发动机，后者包括至少一个转子和适于驱动该转子旋转的启动器，该启动方法包括：

·接受命令以启动涡轮机组，并对接受启动的命令响应的步骤：

·主加速步骤，在该期间，操作启动器以增加转子的旋转速度；

·热均匀化步骤，在该期间，操作启动器以使转子的旋转速度保持恒定或使其降低，直到满足预定的条件；

·一旦预定的条件为真，辅助加速步骤，其中，操作启动器以增加转子的旋转速度；以及

·点火步骤，其中指令发动机的点火。

由于在主加速步骤后旋转速度不再增加，在主加速步骤和热均匀化步骤期间，热失衡不产生不可接受的振动。此外，在热均匀化步骤期间，发动机内的强制对流交换使温度均匀，并且因此减少了热失衡。因此，当旋转速度在辅助加速状态期间再次增加时，热失衡变小并且不再产生不可接受的振动。

此外，主加速、热均匀化和辅助加速步骤通过电子单元自动化地实施以对接收启动的命令响应。换句话说，能使热失衡减少的该启动方法的步骤被结合在由电子单元所管理的启动发动机的过程中。因此，除了发出启动的命令，操作者不需要实施任何其他操作。

在一个实施方式中，实施主加速步骤直到达到预定的旋转速度。

预定的旋转速度可以少于涡轮机组的第一临界旋转速度。

由于在热均匀化步骤期间减少了热失衡，旋转速度可随后在辅助加速步骤期间超过预定的旋转速度。

在一个实施方式中，该预定条件为从热均匀化步骤开始而消逝的预定持续时间。

举例来说，预定持续时间在5秒到60秒的范围内。

在另一个实施方式中，实施该主加速步骤，直到检测到大于或等于第一预定水平的振动水平，所述预定条件为检测小于或等于第二预定水平的振动水平，其自身小于第一预定水平。

在热均匀化步骤期间，可控制启动器以保持转子的旋转速度恒定。

在一种变型中，在热均匀化步骤期间，启动器被操作以停止驱动转子旋转。

以相应的方式，本发明还提出了：

·计算机程序，包括当该计算机程序由计算机执行时，用于实施根据本发明的启动方法的指令；

·电子单元，包括其中存储有根据本发明的计算机程序的存储器；以及

·涡轮机组，包括根据本发明的电子单元，包括至少一个转子的燃气涡轮发动机，以及适于驱动转子旋转的启动器。

附图说明

从以下的描述中，参考示出没有限制特征的实施方式的附图，本发明的其它特征和优点将变得清晰。在图中：

·图1为本发明实施方式中涡轮机组的图表；