Procedimiento de arranque de una turbomáquina.

Procedimiento de arranque de una turbomáquina (10), comprendiendo la citada turbomáquina:

- una cámara de combustión

(22) que comprende un dispositivo de encendido y al menos un inyector principal (30), presentando la citada cámara una salida;

- un árbol (12) unido a una rueda de compresor (14) dispuesta aguas arriba de la cámara de combustión para su alimentación de aire comprimido;

- un motor de arranque (44) unido al citado árbol;

comprendiendo el citado procedimiento:

- una primera etapa en el transcurso de la cual se acciona el motor de arranque a fin de arrastrar al árbol en rotación; y

- una primera etapa de encendido en el transcurso de la cual se inyecta carburante en la cámara de combustión, siendo accionado a su vez el citado dispositivo de encendido;

estando caracterizado el citado procedimiento por que éste comprende además una etapa de reactivación (S200) realizada si el inyector principal (30) no se ha encendido cuando el árbol haya alcanzado un primer valor de velocidad predeterminado (NG1), comprendiendo la citada etapa de reactivación:

- una etapa de parada (S210) en el transcurso de la cual se paran el motor de arranque y el dispositivo de encendido;

- una segunda etapa de encendido (S230) en el transcurso de la cual se inyecta carburante en la cámara de combustión, siendo accionado a su vez el dispositivo de encendido, realizándose esta segunda etapa de encendido cuando la velocidad de rotación del árbol llega a un segundo valor de velocidad predeterminado (NG2); y

- una segunda etapa de arranque (S250) en el transcurso de la cual se acciona de nuevo el motor de arranque a fin de arrastrar al árbol en rotación.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2012/050005.

Solicitante: TURBOMECA.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 64510 Bordes FRANCIA.

Inventor/es: ETCHEPARE,PHILIPPE, VERDIER,HUBERT PASCAL, GIRALT,PIERRE, REBERGA,LUC.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES... > PLANTAS MOTRICES DE TURBINAS DE GAS; TOMAS DE AIRE... > Características, partes constitutivas, detalles... > F02C7/262 (Puesta en marcha después de haberse apagado)

PDF original: ES-2528277_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento de arranque de una turbomáquina La presente invención se refiere al ámbito de las turbomáquinas y especialmente al de los turbomotores de aeronaves.

La presente invención concierne de modo más preciso a un procedimiento de arranque de una turbomáquina, comprendiendo la citada turbomáquina:

- una cámara de combustión que comprende un dispositivo de encendido y al menos un inyector principal, presentando la cámara una salida;

- un árbol unido a una rueda de compresor dispuesta aguas arriba de la cámara de combustión para su alimentación de aire comprimido;

- un motor de arranque unido al citado árbol;

comprendiendo el citado procedimiento:

- una primera etapa de arranque en el transcurso de la cual se acciona el motor de arranque a fin de arrastrar al árbol en rotación; y -una primera etapa de encendido en el transcurso de la cual se inyecta carburante en la cámara de combustión, siendo accionado a su vez el citado dispositivo de encendido. Durante esta etapa los inyectores principales son alimentados preferentemente de carburante.

Normalmente, tras la primera etapa de encendido, en el interior de la cámara de combustión se instala una combustión estable, iniciada por el dispositivo de encendido, que generalmente es una bujía, lo que conduce al arranque de la turbomáquina.

Cuando haya tenido lugar el arranque de la turbomáquina, es decir cuando la turbina de alta presión, arrastrada por el flujo de gases quemados que salen de la cámara de combustión, arrastre de manera autónoma al árbol en rotación, se apagan el dispositivo de encendido y el motor de arranque.

Sin embargo, un intento de arranque de la turbomáquina puede fracasar si, por ejemplo, el par del motor de arranque es demasiado elevado o bien si la presión de inyección de carburante se establece cuando el árbol ya está arrastrado por el motor de arranque a una velocidad de rotación demasiado elevada. Este último caso puede ser debido por ejemplo a la presencia de aire en el circuito de alimentación de carburante o bien producirse cuando la temperatura exterior es muy baja.

Un objetivo de la presente invención es proponer un procedimiento de arranque de una turbomáquina que sea más fiable, al tiempo que permita extender el ámbito de arranque a condiciones difíciles, como por ejemplo un arranque a alta altitud o bien a temperatura muy baja.

La invención logra su objetivo por el hecho de que el procedimiento comprende además una etapa de reactivación realizada si la combustión no está perfectamente instalada cuando el árbol haya alcanzado un primer valor de velocidad predeterminado, comprendiendo la citada etapa:

- una etapa de parada en el transcurso de la cual se paran el motor de arranque y el dispositivo de encendido;

- una segunda etapa de encendido en el transcurso de la cuales se inyecta carburante en la cámara de combustión, siendo accionado a su vez el dispositivo de encendido, realizándose esta segunda etapa de encendido cuando la velocidad de rotación del árbol llegue a un segundo valor de velocidad predeterminado; y -una segunda etapa de arranque en el transcurso de la cual se acciona de nuevo el motor de arranque a fin de arrastrar al árbol en rotación.

La etapa de reactivación se realiza por tanto si el encendido de la turbomáquina ha fracasado.

En estas etapas de encendido y de arranque, la inyección de carburante se realiza a través del inyector principal, o por medio de un inyector de arranque, cuando éste está presente, y del inyector principal. El inyector de arranque puede ser distinto del inyector principal o bien estar integrado en este último (caso de inyector principal de doble circuito) .

El fracaso del encendido de la turbomáquina es definido aquí como la ausencia de una combustión que produzca suficientemente calentamiento cuando el árbol haya alcanzado el primer valor de velocidad predeterminado. En este caso concreto, la velocidad del árbol se encuentra fuera de una ventana de velocidad, denominada " ventana de encendido ", definida entre un valor de velocidad muy pequeño y otro valor de velocidad comprendido entre los primero y segundo valores de velocidad predeterminados.

Además, la segunda etapa de encendido y la segunda etapa de arranque son realizadas después de la etapa de desaceleración.

Se comprende por tanto que en el caso en que el primer intento de encendido del turbomotor haya fracasado, la etapa de reactivación tiene por objetivo intentar de nuevo el arranque de la turbomáquina. Esta etapa se realiza ventajosamente cuando la velocidad de rotación del árbol haya disminuido suficientemente, gracias a la parada del motor de arranque, de manera que se sitúe de nuevo en la ventana de encendido.

Además, gracias a la invención, la velocidad de rotación del árbol se mantiene más tiempo en la ventana de encendido, gracias a lo cual se optimizan las posibilidades de arranque.

Así pues, de acuerdo con la invención, se lleva la velocidad de rotación del árbol a la ventana de encendido parando el motor de arranque antes de realizar la segunda etapa de encendido. En otras palabras, el árbol se desacelera durante la etapa de parada.

Preferentemente, pero no de modo exclusivo, se detiene la inyección de carburante durante la etapa de parada.

De acuerdo con una variante, la segunda etapa de encendido y la segunda etapa de arranque pueden ser simultáneas.

De modo preferente, pero no exclusivamente, para un turbomotor de aeronave de tipo helicóptero, el primer valor de velocidad predeterminado está comprendido entre el 15% y el 20% del régimen motor máximo de la turbomáquina, cuando el segundo valor de velocidad predeterminado está comprendido entre el 10% y el 15% del régimen motor máximo.

Ventajosamente, la etapa de parada se realiza si la temperatura de la salida de la cámara de combustión, medida cuando el árbol haya alanzado el primer valor de velocidad predeterminado, es inferior a un primer valor de temperatura predeterminado.

La medición de la temperatura a la salida de la cámara de combustión es un indicador ventajoso de si la combustión está correctamente instalada (es decir si el o los inyectores principales están correctamente encendidos o no y/o los inyectores de arranque están correctamente encendidos o no) .

El primer valor de temperatura predeterminado se elige por tanto de modo que una temperatura medida a la salida de la cámara de combustión que es superior a aquélla significa que la cámara de combustión está muy probablemente correctamente encendida.

A la inversa, una temperatura medida que es inferior al primer valor de temperatura predeterminado significa que el encendido de la cámara de combustión es muy poco probable.

De manera preferente, pero no exclusivamente, el primer valor de temperatura predeterminado está comprendido entre 150 º C y 250 º C.

De acuerdo con una variante, el primer valor de temperatura predeterminado se determina a partir de la temperatura del turbomotor al inicio de la primera etapa de encendido. Por ejemplo, el primer valor de temperatura predeterminado puede corresponder a una elevación de temperatura del orden de 100 º C con respecto a la temperatura del turbomotor al inicio del primer intento de arranque.

Así, si el encendido de la cámara durante la primera etapa de encendido ha fracasado, siendo detectado este fracaso por una medición de temperatura a la salida de la cámara de combustión, se paran el motor de arranque y el dispositivo de encendido hasta que la velocidad del árbol se haga inferior al segundo valor de velocidad predeterminado, a continuación de lo cual se realiza la segunda etapa de encendido.... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de arranque de una turbomáquina (10) , comprendiendo la citada turbomáquina:

- una cámara de combustión (22) que comprende un dispositivo de encendido y al menos un inyector principal (30) , presentando la citada cámara una salida;

- un árbol (12) unido a una rueda de compresor (14) dispuesta aguas arriba de la cámara de combustión para su alimentación de aire comprimido;

- un motor de arranque (44) unido al citado árbol;

comprendiendo el citado procedimiento:

- una primera etapa en el transcurso de la cual se acciona el motor de arranque a fin de arrastrar al árbol en rotación; y -una primera etapa de encendido en el transcurso de la cual se inyecta carburante en la cámara de combustión, siendo accionado a su vez el citado dispositivo de encendido;

estando caracterizado el citado procedimiento por que éste comprende además una etapa de reactivación (S200) realizada si el inyector principal (30) no se ha encendido cuando el árbol haya alcanzado un primer valor de velocidad predeterminado (NG1) , comprendiendo la citada etapa de reactivación:

- una etapa de parada (S210) en el transcurso de la cual se paran el motor de arranque y el dispositivo de encendido;

- una segunda etapa de encendido (S230) en el transcurso de la cual se inyecta carburante en la cámara de combustión, siendo accionado a su vez el dispositivo de encendido, realizándose esta segunda etapa de encendido cuando la velocidad de rotación del árbol llega a un segundo valor de velocidad predeterminado (NG2) ; y -una segunda etapa de arranque (S250) en el transcurso de la cual se acciona de nuevo el motor de arranque a fin de arrastrar al árbol en rotación.

2. Procedimiento de arranque de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual la etapa de parada (S210) se realiza si la temperatura (T) de la salida de la cámara de combustión, medida cuando el árbol (12) haya alcanzado el primer valor de velocidad predeterminado (NG1) , es inferior a un primer valor de temperatura predeterminado (T1) .

3. Procedimiento de arranque de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en el cual la segunda etapa de arranque (S250) se realiza un período de tiempo después de la segunda etapa de encendido.

4. Procedimiento de arranque de acuerdo con las reivindicaciones 2 y 3, en el cual la segunda etapa de arranque (S250) se realiza cuando la temperatura (T) aguas abajo (24) de la cámara de combustión (22) haya alcanzado un segundo valor de temperatura predeterminado (T2) .

5. Procedimiento de arranque de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en el cual la segunda etapa de arranque (S250) se realiza simultáneamente con la segunda etapa de encendido (S230) .

6. Procedimiento de arranque de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el cual se paran el motor de arranque (44) y el dispositivo de encendido (32) después de que el árbol (12) haya alcanzado un tercer valor de velocidad predeterminado (NG3) .

7. Procedimiento de arranque de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el cual la cámara de combustión comprende además un inyector de arranque (28) , en el cual el citado inyector de arranque inyecta carburante en la cámara de combustión en el transcurso de la primera etapa de encendido, en el cual se para el citado inyector de arranque en el transcurso de la etapa de parada, y en el cual el citado inyector de arranque inyecta carburante en la cámara de combustión en el transcurso de la segunda etapa de encendido.

8. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 6 y 7, en el cual se para el inyector de arranque después de que el árbol haya alcanzado el tercer valor de velocidad predeterminado (NG3) .

9. Programa de ordenador ejecutado en un ordenador (40) que comprende instrucciones para la ejecución de las etapas del procedimiento de arranque de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

10. Soporte de grabación (42) legible por un ordenador en el cual está grabado un programa de ordenador de acuerdo con la reivindicación 9.

11. Ordenador (40) para turbomotor que comprende un soporte de grabación de acuerdo con al reivindicación 10.