CN111473976B - 一种燃气涡轮发动机燃油流量的校正方法 - Google Patents

一种燃气涡轮发动机燃油流量的校正方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111473976B
CN111473976B CN202010235155.9A CN202010235155A CN111473976B CN 111473976 B CN111473976 B CN 111473976B CN 202010235155 A CN202010235155 A CN 202010235155A CN 111473976 B CN111473976 B CN 111473976B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fan
fuel flow
pressure
pressure turbine
flow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010235155.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111473976A (zh
Inventor
宋志平
刘金鑫
徐茂俊
李明
李应红
陈雪峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Jiaotong University
Original Assignee
Xian Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Jiaotong University filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN202010235155.9A priority Critical patent/CN111473976B/zh
Publication of CN111473976A publication Critical patent/CN111473976A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111473976B publication Critical patent/CN111473976B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00Testing of engines
    • G01M15/14Testing gas-turbine engines or jet-propulsion engines
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)

Abstract

本公开揭示了一种燃气涡轮发动机燃油流量测量校正方法,包括:构建燃气涡轮发动机的动态物理模型,求取该动态物理模型输出的第一风扇转速信号N1m;测量燃气涡轮发动机的主燃油流量Wf和第二风扇转速信号N1a;求取N1m与N1a的偏差ΔN1;利用反馈校正算法,根据偏差ΔN1求取燃油校正量ΔWf;将燃油校正量ΔWf和主燃油流量Wf叠加,得到校正后的主燃油流量Wfr,并输入动态物理模型;重复步骤1‑5,当偏差ΔN1与N1a的比值小于阈值ε,即ΔN1/N1a<ε时,校正完成。本公开能在复杂时变工况下避免因燃油流量的测量误差而导致的燃气涡轮发动机状态参数估计偏差,利于对燃气涡轮发动机的性能状态进行实时预测。

Description

一种燃气涡轮发动机燃油流量的校正方法
技术领域
本公开属于燃气涡轮发动机燃油测量领域,特别涉及一种燃气涡轮发动机燃油流量的校正方法。
背景技术
在航空发动机设计中,燃油流量是非常重要的参数,其可以反映发动机实际的耗油率、体现发动机性能衰减的程度、反映出发动机的健康情况,是评定发动机稳态性能的主要参数。
传统的燃油流量测量方法是通过测量燃油计量活门的开度从而计算出实际的燃油流量。然而,此种方法存在流量测试波动大,测量精度受电子器件影响导致不准确的现象。
发明内容
针对现有技术中的不足,本公开的目的在于提供一种燃气涡轮发动机燃油流量的校正方法,通过建立各测量参数之间的物理约束关系,并选取与燃油流量相关性大、发生故障概率低的风扇转速信号作为参考信号,针对因燃油流量的测量误差而导致的燃气涡轮发动机状态参数估计偏差,利用反馈校正算法实时校正燃油流量。
为实现上述目的,本公开提供以下技术方案:
一种燃气涡轮发动机燃油流量的校正方法,包括如下步骤:
S100:构建燃气涡轮发动机的动态物理模型,求取该动态物理模型输出的第一风扇转速信号N1m
S200:测量燃气涡轮发动机的主燃油流量Wf和第二风扇转速信号N1a
S300:计算所述第一风扇转速信号N1m与所述第二风扇转速信号N1a的偏差ΔN1,即ΔN1=N1a-N1m
S400:利用反馈校正算法,根据所述偏差ΔN1求取燃油校正量ΔWf
S500:将所述燃油校正量ΔWf和所述主燃油流量Wf叠加,得到校正后的主燃油流量Wfr并输入动态物理模型;
S600:判断所述第一风扇转速信号N1m与所述第二风扇转速信号N1a的偏差ΔN1与所述第二风扇转速信号N1a的比值是否小于阈值ε,如是,即ΔN1/N1a<ε,则校正完成;否则重复步骤S100至步骤S500,当所述偏差ΔN1与所述第二风扇转速信号N1a的比值小于阈值ε,即ΔN1/N1a<ε时,校正完成。
优选的,步骤S100中,所述燃气涡轮发动机的动态物理模型包括:
高压轴的功率平衡方程:
Figure BDA0002432343640000021
其中,π为圆周率,IH为高压转子转动惯量,nH为高压转速,LTH为高压涡轮功率,LCH为高压压气机功率,LAdd为起动过程中,起动机作用于发动机的附加功率;
低压轴功率平衡方程:
Figure BDA0002432343640000022
其中,IL为低压转子转动惯量,nL为低压转速,LTL为低压涡轮功率,LCL为低压压气机/风扇功率;
高压涡轮流量平衡方程:
Wg41xcor=Wg41cor
其中,Wg41xcor为根据高压涡轮流量特性曲线计算出来的高压涡轮进口换算流量,Wg41cor为由高压涡轮导向器流入高压涡轮的实际换算流量;
低压涡轮流量平衡方程:
Wg45xcor=Wg45cor
其中,Wg45xcor为根据低压涡轮流量特性曲线计算出来的低压涡轮进口换算流量,Wg45cor为由低压涡轮导向器流入低压涡轮的实际换算流量;
内外涵出口静压平衡方程:
ps6=ps16
其中,ps6为低压涡轮内涵出口燃气静压,ps16为外涵出口空气静压;
喷口喉道总压平衡方程:
ptC8=pt8
其中,ptC8为流量连续计算的喷口总压,pt8喷口喉道燃气背压;
风扇特性方程:
Wacor_Fan=f1(nLcor,πFan,αV_Fan)
ηFan=f2(nLcor,πFan,αV_Fan)
其中,Wacor_Fan为换算流量特性,ηFan为效率特性,
Figure BDA0002432343640000041
为风扇换算转速,T1 *为风扇进口总温,
Figure BDA0002432343640000042
为风扇进口总温设计点值,πFan为风扇压比,αV_Fan为风扇可调导叶角度,f1为风扇流量特性函数,f2为风扇效率特性函数;
高压压气机特性方程:
Wacor_CH=g1(nHcor,πCH,αV_CH)
ηCH=g2(nHcor,πCH,αV_CH)
其中,Wacor_CH为换算流量特性,ηCH为效率特性,
Figure BDA0002432343640000043
为高压压气机换算转速,
Figure BDA0002432343640000044
为高压压气机进气总温,
Figure BDA0002432343640000045
为高压压气机设计点进气总温,πCH为高压压气机压比,αV_CH为高压压气机可调导叶角度,g1表示压气机流量特性函数,g2表示压气机效率特性函数;
高压涡轮特性方程:
Figure BDA0002432343640000046
Figure BDA0002432343640000047
其中,Wacor_TH为高压涡轮的换算流量,λTH为高压涡轮的温降比,
Figure BDA0002432343640000048
为高压涡轮换算转速,
Figure BDA0002432343640000049
为高压涡轮进口总温,
Figure BDA0002432343640000051
为设计点高压涡轮进口总温,低压涡轮特性与高压涡轮特性一致,πTH表示高压涡轮落压比,nH表示高压转速。
优选的,所述步骤S400包括如下步骤:
S401:根据第一风扇转速信号N1m与第二风扇转速信号N1a的偏差ΔN1求取风扇转子的角加速度α;
S402:根据所述角加速度α求取所述第一风扇转速信号N1m加速到第二风扇转速信号N1a的需求功率Pn
S403:对所述需求功率Pn进行校正,获得校正后的需求功率Pn2
S404:求取所述校正后的需求功率Pn2的变化量Pr
S405:根据所述变化量Pr求取反馈校正算法的系数KP和KI
S406:根据所述系数KP和KI求取燃油校正量ΔWf
优选的,步骤S401中,所述角加速度α表示为:
Figure BDA0002432343640000052
其中,ΔT为采样周期,Tmin为防止式中分母为零而设置的安全系数,N1s为风扇转速标准值。
优选的,步骤S402中,所述需求功率Pn表示为:
Pn=J·α·N1m·2π/60·N1s
其中,J表示发动机转子的转动惯量,π表示圆周率;
步骤S403中,所述校正后的需求功率Pn2表示为:
Pn2=Pn-ΔP
其中,ΔP为风扇转子的功率与低压涡轮转子的功率之间的差值。
优选的,步骤S404中,所述变化量Pr表示为:
Pr=Pn/(|Pf|+γ)
其中,Pf为当前风扇转子功率,γ为防止式中分母为零而设置的安全系数。
优选的,步骤S405中,所述系数KP和KI分别表示为:
KP=Pr/Wfa
Figure BDA0002432343640000061
其中,Wfa为主燃油流量的加速率,KI的求取通过迭代方法,即K′I为上一步迭代的KI参数,ΔT为采样周期,d为积分项衰减系数,f为新增部分的比例系数;
步骤S406中,所述燃油校正量ΔWf表示为:
ΔWf=KP+KI
优选的,所述主燃油流量的加速率Wfa通过以下步骤获得:
S4051:通过迭代的方式,对校正后的主燃油流量Wfr进行滤波,获得滤波后的主燃油流量Wff
S4052:根据所述滤波后的主燃油流量Wff求取校正后的主燃油流量Wfr的波动量
Figure BDA0002432343640000062
S4053:根据所述滤波后的主燃油流量Wff和波动量
Figure BDA0002432343640000063
求取校正后的主燃油流量Wfr的相对波动量
Figure BDA0002432343640000064
S4054:根据所述相对波动量
Figure BDA0002432343640000065
求取主燃油流量的加速率Wfa
优选的,步骤S4051中,所述滤波后的主燃油流量Wff表示为:
Wff=W′ff+(Wfr+W′ff)·ΔT
其中,W′ff为上一步迭代的主燃油流量滤波值,ΔT为采样周期。
优选的,步骤S4052中,所述校正后的主燃油流量的波动量
Figure BDA0002432343640000071
表示为:
Figure BDA0002432343640000072
步骤S4053中,所述校正后的主燃油流量的相对波动量
Figure BDA0002432343640000073
表示为:
Figure BDA0002432343640000074
其中,b为防止分母为0的安全系数。
步骤S4054中,所述主燃油流量的加速率Wfa表示为:
Figure BDA0002432343640000075
其中,c均为防止式中分母为零而设置的安全系数。
与现有技术相比,本公开带来的有益效果为:本公开能够在复杂、时变的工况下有效避免因燃油流量的测量误差而导致的燃气涡轮发动机状态参数估计偏差,有利于正确的对燃气涡轮发动机的性能状态进行在线预测。
附图说明
图1是本公开一个实施例提供的一种燃气涡轮发动机燃油流量的校正方法流程图;
图2(a)至图2(b)是本公开一个实施例提供的燃油流量校正效果图。
具体实施方式
下面将参照附图1至图2(b)详细地描述本公开的具体实施例。虽然附图中显示了本公开的具体实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开,并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要说明的是,在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解,技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式,而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语,故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式,然所述描述乃以说明书的一般原则为目的,并非用以限定本发明的范围。本公开的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
为便于对本公开实施例的理解,下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明,且各个附图并不构成对本公开实施例的限定。
一个实施例中,如图1所示,本公开提供一种燃气涡轮发动机燃油流量的校正方法,包括如下步骤:
S100:构建燃气涡轮发动机的动态物理模型,求取该动态物理模型输出的第一风扇转速信号N1m
S200:测量燃气涡轮发动机的主燃油流量Wf和第二风扇转速信号N1a
S300:计算所述第一风扇转速信号N1m与所述第二风扇转速信号N1a的偏差ΔN1,即ΔN1=N1a-N1m
S400:利用反馈校正算法,根据所述偏差ΔN1求取燃油校正量ΔWf
S500:将所述燃油校正量ΔWf和所述主燃油流量Wf叠加,得到校正后的主燃油流量Wfr并输入动态物理模型;
S600:判断所述第一风扇转速信号N1m与所述第二风扇转速信号N1a的偏差ΔN1与所述第二风扇转速信号N1a的比值是否小于阈值ε,如是,即ΔN1/N1a<ε,则校正完成;否则重复步骤S100至步骤S500,当所述偏差ΔN1与所述第二风扇转速信号N1a的比值小于阈值ε,即ΔN1/N1a<ε时,校正完成。
该步骤中,阈值ε根据实际需要人为设定,本实施例优选ε取值为5%。
在发动机的所有实际测量参数中,不同参数的测量不确定性有较大的差异,且各参数之间需满足一定的物理约束关系。因此,通过燃气涡轮发动机动态物理模型,建立各参数之间的物理约束关系,并利用高置信的风扇转速信号对低置信的燃油流量进行修正,能够有效避免在复杂时变工况下因发动机燃油流量的测量误差而导致的燃气涡轮发动机状态参数的估计偏差,从而有利于正确的对燃气涡轮发动机的性能状态进行实时预测。
另一个实施例中,步骤S100中,所述燃气涡轮发动机的动态物理模型包括:
高压轴的功率平衡方程:
Figure BDA0002432343640000101
其中,π为圆周率,IH为高压转子转动惯量,nH为高压转速,LTH为高压涡轮功率,LCH为高压压气机功率,LAdd为起动过程中,起动机作用于发动机的附加功率;
低压轴功率平衡方程:
Figure BDA0002432343640000102
其中,IL为低压转子转动惯量,nL为低压转速,LTL为低压涡轮功率,LCL为低压压气机/风扇功率;
高压涡轮流量平衡方程:
Wg41xcor=Wg41cor
其中,Wg41xcor为根据高压涡轮流量特性曲线计算出来的高压涡轮进口换算流量,Wg41cor为由高压涡轮导向器流入高压涡轮的实际换算流量;
低压涡轮流量平衡方程:
Wg45xcor=Wg45cor
其中,Wg45xcor为根据低压涡轮流量特性曲线计算出来的低压涡轮进口换算流量,Wg45cor为由低压涡轮导向器流入低压涡轮的实际换算流量;
内外涵出口静压平衡方程:
ps6=ps16
其中,ps6为低压涡轮内涵出口燃气静压,ps16为外涵出口空气静压;
喷口喉道总压平衡方程:
ptC8=pt8
其中,ptC8为流量连续计算的喷口总压,pt8喷口喉道燃气背压;
风扇特性方程:
Wacor_Fan=f1(nLcor,πFan,αV_Fan)
ηFan=f2(nLcor,πFan,αV_Fan)
其中,Wacor_Fan为换算流量特性,ηFan为效率特性,
Figure BDA0002432343640000111
为风扇换算转速,T1 *为风扇进口总温,
Figure BDA0002432343640000112
为风扇进口总温设计点值,πFan为风扇压比,αV_Fan为风扇可调导叶角度,f1为风扇流量特性函数,f2为风扇效率特性函数;
高压压气机特性方程:
Wacor_CH=g1(nHcor,πCH,αV_CH)
ηCH=g2(nHcor,πCH,αV_CH)
其中,Wacor_CH为换算流量特性,ηCH为效率特性,
Figure BDA0002432343640000113
为高压压气机换算转速,
Figure BDA0002432343640000114
为高压压气机进气总温,
Figure BDA0002432343640000115
为高压压气机设计点进气总温,πCH为高压压气机压比,αV_CH为高压压气机可调导叶角度,g1表示压气机流量特性函数,g2表示压气机效率特性函数;
高压涡轮特性方程:
Figure BDA0002432343640000121
Figure BDA0002432343640000122
其中,Wacor_TH为高压涡轮的换算流量,λTH为高压涡轮的温降比,
Figure BDA0002432343640000123
为高压涡轮换算转速,
Figure BDA0002432343640000124
为高压涡轮进口总温,
Figure BDA0002432343640000125
为设计点高压涡轮进口总温,低压涡轮特性与高压涡轮特性一致,πTH表示高压涡轮落压比,nH表示高压转速。
另一个实施例中,所述步骤S400包括如下步骤:
S401:根据所述第一风扇转速信号N1m与所述第二风扇转速信号N1a的偏差ΔN1求取风扇转子的角加速度α;
该步骤中,角加速度表示为:
Figure BDA0002432343640000126
其中,ΔT为采样周期,Tmin为防止式中分母为零而设置的安全系数,N1s为风扇转速标准值。
S402:根据所述角加速度α求取所述第一风扇转速信号N1m加速到第二风扇转速信号N1a的需求功率Pn
该步骤中,需求功率Pn表示为:
Pn=J·α·N1m·2π/60·N1s
其中,J表示发动机转子的转动惯量,π表示圆周率。
S403:对所述需求功率Pn进行校正,获得校正后的需求功率Pn2
该步骤中,校正后的需求功率Pn2表示为:
Pn2=Pn-ΔP
其中,ΔP为风扇转子的功率与低压涡轮转子的功率之间的差值。
S404:求取所述校正后的需求功率Pn2的变化量Pr
该步骤中,变化量Pr表示为:
Pr=Pn2/(|Pf|+γ)
其中,Pf为当前风扇转子功率,γ为防止式中分母为零而设置的安全系数。
S405:根据所述变化量Pr求取反馈校正算法的系数KP和KI
该步骤中,系数KP和KI分别表示为:
KP=Pr/Wfa
Figure BDA0002432343640000131
其中,Wfa为主燃油流量的加速率,KI的求取通过迭代方法,即K′I为上一步迭代的KI参数,ΔT为采样周期,d为积分项衰减系数,f为新增部分的比例系数。
S406:根据所述系数KP和KI求取燃油校正量ΔWf
该步骤中,燃油校正量ΔWf表示为:
ΔWf=KP+KI
本实施例中,虽然利用反馈校正会带来一定的补偿滞后,但是可以根据第一风扇转速信号与第二风扇转速信号的偏差,实时在线对燃油流量偏差予以校正,因此,基于此方面的考量,利用反馈校正求取燃油校正量ΔWf,非常符合燃气涡轮发动机在复杂、时变的工况下的应用。
另一个实施例中,所述主燃油流量的加速率Wfa通过以下步骤获得:
S4051:通过迭代的方式,对校正后的主燃油流量Wfr进行滤波,获得滤波后的主燃油流量Wff
该步骤中,滤波后的主燃油流量Wff表示为:
Wff=W′ff+(Wfr+W′ff)·ΔT
其中,W′ff为上一步迭代的主燃油流量滤波值,ΔT为采样周期。
S4052:根据所述滤波后的主燃油流量Wff求取校正后的主燃油流量Wfr的波动量
Figure BDA0002432343640000141
该步骤中,主燃油流量的波动量
Figure BDA0002432343640000142
表示为:
Figure BDA0002432343640000143
S4053:根据所述滤波后的主燃油流量Wff和波动量
Figure BDA0002432343640000144
求取校正后的主燃油流量Wfr的相对波动量
Figure BDA0002432343640000145
该步骤中,校正后的主燃油流量的相对波动量
Figure BDA0002432343640000146
表示为:
Figure BDA0002432343640000147
其中,b为防止分母为0的安全系数。
S4054:根据所述相对波动量
Figure BDA0002432343640000148
求取主燃油流量的加速率Wfa
该步骤中,主燃油流量的加速率Wfa表示为:
Figure BDA0002432343640000151
其中,c均为防止式中分母为零而设置的安全系数。
下面,结合图2(a)至图2(b)对本公开的技术方案进行进一步说明。
利用一组主燃油Wf与低压转速N1作为测试数据集,如图2(a)所示,利用所建立的反馈校正算法与动态物理模型,实现对风扇转速对准,获得燃油的校正量。将未校正和校正后的燃油流量输入燃气涡轮发动机的动态物理模型,模型输出的风扇转速和实际风扇转速的误差相对值如图2(b)所示。从对比结果可以看出,采用本公开的燃气涡轮发动机燃油流量测量校正方法的风扇转速N1相对误差远小于不采用校正手段的情况,说明本公开能够取得有益效果。
以上实施例只是用于帮助理解本公开的核心思想,不能作为对本公开保护范围的限制;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本公开的思想,在具体实施方式及应用范围上所作的任何改变,均视为不脱离本公开的保护范围。

Claims (9)

1.一种燃气涡轮发动机燃油流量的校正方法,包括如下步骤:
S100:构建燃气涡轮发动机的动态物理模型,求取该动态物理模型输出的第一风扇转速信号N1m
S200:测量燃气涡轮发动机的主燃油流量Wf和第二风扇转速信号N1a
S300:计算所述第一风扇转速信号N1m与所述第二风扇转速信号N1a的偏差ΔN1,即ΔN1=N1a-N1m
S400:利用反馈校正算法,根据所述偏差ΔN1求取燃油校正量ΔWf,且所述步骤S400包括如下步骤:
S401:根据第一风扇转速信号N1m与第二风扇转速信号N1a的偏差ΔN1求取风扇转子的角加速度α;
S402:根据所述角加速度α求取第一风扇转速信号N1m加速到第二风扇转速信号N1a的需求功率Pn
S403:对所述需求功率Pn进行校正,获得校正后的需求功率Pn2
S404:求取所述校正后的需求功率Pn2的变化量Pr
S405:根据所述变化量Pr求取反馈校正算法的系数KP和KI
S406:根据所述系数KP和KI求取燃油校正量ΔWf
S500:将所述燃油校正量ΔWf和所述主燃油流量Wf叠加,得到校正后的主燃油流量Wfr并输入所述燃气涡轮发动机的动态物理模型;
S600:判断所述第一风扇转速信号N1m与所述第二风扇转速信号N1a的偏差ΔN1与所述第二风扇转速信号N1a的比值是否小于阈值ε,如是,即ΔN1/N1a<ε,则校正完成;否则重复步骤S100至步骤S500,当所述偏差ΔN1与所述第二风扇转速信号N1a的比值小于阈值ε,即ΔN1/N1a<ε时,校正完成。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,步骤S100中,所述燃气涡轮发动机的动态物理模型包括:
高压轴的功率平衡方程:
Figure FDA0002823388540000021
其中,π为圆周率,IH为高压转子转动惯量,nH为高压转速,LTH为高压涡轮功率,LCH为高压压气机功率,LAdd为起动过程中,起动机作用于发动机的附加功率;
低压轴功率平衡方程:
Figure FDA0002823388540000022
其中,IL为低压转子转动惯量,nL为低压转速,LTL为低压涡轮功率,LCL为低压压气机/风扇功率;
高压涡轮流量平衡方程:
Wg41xcor=Wg41cor
其中,Wg41xcor为根据高压涡轮流量特性曲线计算出来的高压涡轮进口换算流量,Wg41cor为由高压涡轮导向器流入高压涡轮的实际换算流量;
低压涡轮流量平衡方程:
Wg45xcor=Wg45cor
其中,Wg45xcor为根据低压涡轮流量特性曲线计算出来的低压涡轮进口换算流量,Wg45cor为由低压涡轮导向器流入低压涡轮的实际换算流量;
内外涵出口静压平衡方程:
ps6=ps16
其中,ps6为低压涡轮内涵出口燃气静压,ps16为外涵出口空气静压;
喷口喉道总压平衡方程:
ptC8=pt8
其中,ptC8为流量连续计算的喷口总压,pt8喷口喉道燃气背压;
风扇特性方程:
Wacor_Fan=f1(nLcor,πFan,αV_Fan)
ηFan=f2(nLcor,πFan,αV_Fan)
其中,Wacor_Fan为换算流量特性,ηFan为效率特性,
Figure FDA0002823388540000031
为风扇换算转速,
Figure FDA0002823388540000032
为风扇进口总温,
Figure FDA0002823388540000033
为风扇进口总温设计点值,πFan为风扇压比,αV_Fan为风扇可调导叶角度,f1为风扇流量特性函数,f2为风扇效率特性函数;
高压压气机特性方程:
Wacor_CH=g1(nHcor,πCH,αV_CH)
ηCH=g2(nHcor,πCH,αV_CH)
其中,Wacor_CH为换算流量特性,ηCH为效率特性,
Figure FDA0002823388540000041
为高压压气机换算转速,
Figure FDA0002823388540000042
为高压压气机进气总温,
Figure FDA0002823388540000043
为高压压气机设计点进气总温,πCH为高压压气机压比,αV_CH为高压压气机可调导叶角度,g1表示压气机流量特性函数,g2表示压气机效率特性函数;
高压涡轮特性方程:
Figure FDA0002823388540000044
Figure FDA0002823388540000045
其中,Wacor_TH为高压涡轮的换算流量,λTH为高压涡轮的温降比,
Figure FDA0002823388540000046
为高压涡轮换算转速,
Figure FDA0002823388540000047
为高压涡轮进口总温,
Figure FDA0002823388540000048
为设计点高压涡轮进口总温,低压涡轮特性与高压涡轮特性一致,πTH表示高压涡轮落压比,nH表示高压转速。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,步骤S401中,所述角加速度α表示为:
Figure FDA0002823388540000049
其中,ΔT为采样周期,Tmin为防止式中分母为零而设置的安全系数,N1s为风扇转速标准值。
4.根据权利要求1所述的方法,其中,步骤S402中,所述需求功率Pn表示为:
Pn=J·α·N1m·2π/60·N1s
其中,J表示发动机转子的转动惯量,π表示圆周率;
步骤S403中,所述校正后的需求功率Pn2表示为:
Pn2=Pn-ΔP
其中,ΔP为风扇转子的功率与低压涡轮转子的功率之间的差值。
5.根据权利要求1所述的方法,其中,步骤S404中,所述变化量Pr表示为:
Pr=Pn2/(|Pf|+γ)
其中,Pf为当前风扇转子功率,γ为防止式中分母为零而设置的安全系数。
6.根据权利要求1所的方法,其中,步骤S405中,所述系数KP和KI分别表示为:
KP=Pr/Wfa
Figure FDA0002823388540000051
其中,Wfa为主燃油流量的加速率,KI的求取通过迭代方法,即K′I为上一步迭代的KI参数,ΔT为采样周期,d为积分项衰减系数,f为新增部分的比例系数;
步骤S406中,所述燃油校正量ΔWf表示为:
ΔWf=KP+KI
7.根据权利要求6所述的方法,其中,所述主燃油流量的加速率Wfa通过以下步骤获得:
S4051:通过迭代的方式,对校正后的主燃油流量Wfr进行滤波,获得滤波后的主燃油流量Wff
S4052:根据所述滤波后的主燃油流量Wff求取校正后的主燃油流量Wfr的波动量
Figure FDA0002823388540000061
S4053:根据所述滤波后的主燃油流量Wff和波动量
Figure FDA0002823388540000062
求取校正后的主燃油流量Wfr的相对波动量
Figure FDA0002823388540000063
S4054:根据所述相对波动量
Figure FDA0002823388540000064
求取主燃油流量的加速率Wfa
8.根据权利要求7所述的方法,其中,步骤S4051中,所述滤波后的主燃油流量Wff表示为:
Wff=W′ff+(Wfr+W′ff)·ΔT
其中,W′ff为上一步迭代的主燃油流量滤波值,ΔT为采样周期。
9.根据权利要求7所述的方法,其中,步骤S4052中,所述校正后的主燃油流量Wfr的波动量
Figure FDA0002823388540000065
表示为:
Figure FDA0002823388540000066
步骤S4053中,所述校正后的主燃油流量Wfr的相对波动量
Figure FDA0002823388540000067
表示为:
Figure FDA0002823388540000068
其中,b为防止分母为0的安全系数;
步骤S4054中,所述主燃油流量的加速率Wfa表示为:
Figure FDA0002823388540000069
其中,c均为防止式中分母为零而设置的安全系数。
CN202010235155.9A 2020-03-31 2020-03-31 一种燃气涡轮发动机燃油流量的校正方法 Active CN111473976B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010235155.9A CN111473976B (zh) 2020-03-31 2020-03-31 一种燃气涡轮发动机燃油流量的校正方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010235155.9A CN111473976B (zh) 2020-03-31 2020-03-31 一种燃气涡轮发动机燃油流量的校正方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111473976A CN111473976A (zh) 2020-07-31
CN111473976B true CN111473976B (zh) 2021-04-13

Family

ID=71747906

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010235155.9A Active CN111473976B (zh) 2020-03-31 2020-03-31 一种燃气涡轮发动机燃油流量的校正方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111473976B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113361040B (zh) * 2021-06-18 2024-01-02 中国航发沈阳发动机研究所 一种发动机整机条件下燃烧室出口温度评估方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015078670A (ja) * 2013-10-18 2015-04-23 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ガスタービン制御装置、ガスタービン制御方法及びプログラム
CN103983453B (zh) * 2014-05-08 2016-06-15 南京航空航天大学 一种航空发动机的执行机构和传感器故障诊断的区分方法
CN105807613A (zh) * 2016-03-08 2016-07-27 清华大学 一种基于涡扇发动机多工作点的鲁棒补偿控制方法
EP3530912A1 (en) * 2018-02-23 2019-08-28 Siemens Aktiengesellschaft Controller and method
CN109376498B (zh) * 2018-12-20 2020-08-18 清华大学 涡扇发动机的建模方法
CN110748420B (zh) * 2019-10-09 2021-03-19 上海交通大学 一种涡喷发动机的供油系统以及转速的精确控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111473976A (zh) 2020-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111914362B (zh) 一种研发阶段涡扇发动机模型自适应方法
CN104948304B (zh) 一种航空燃气涡轮发动机加速供油方法
Rose et al. Improving the efficiency of the trent 500 HP turbine using non-axisymmetric end walls: part II—experimental validation
CN114169084B (zh) 基于核心机特性试验数据修正核心机性能数学模型的方法
JP3720804B2 (ja) クリアランス制御方法および装置
CN113310536B (zh) 发动机整机试验中压气机进口流量的测量方法
CN112067304A (zh) 发动机整机试验中压气机进口流量的测量方法
CN108108528B (zh) 一种分轴式航改燃机动力涡轮一维匹配设计方法
RU2611543C2 (ru) Способ и устройство для подачи топлива в газовую турбину
CN111473976B (zh) 一种燃气涡轮发动机燃油流量的校正方法
CN110043370B (zh) 涡扇发动机核心机的空气流量测量方法
CN109635512A (zh) 一种基于修正控制方程的离心叶轮进口设计方法
US11210435B2 (en) Method of designing and producing a turbine
US11739699B2 (en) Method of controlling the geometrical configuration of a variable geometry element in a gas turbine engine compressor stage
CN113361040B (zh) 一种发动机整机条件下燃烧室出口温度评估方法
US11643977B2 (en) Gas turbine control device, gas turbine control method, and program
CN111611743A (zh) 轴流式压气机特性线自适应方法
CN114088409B (zh) 一种燃气-蒸汽联合循环单轴机组部分负荷性能试验方法
JP2017180134A (ja) 圧縮機の修正回転数算出方法、圧縮機の制御方法、これらの方法を実行する装置、及びこの装置を備えるガスタービンプラント
CN115169048A (zh) 一种基于多领域组件建模的重型燃气轮机建模方法
CN114491417A (zh) 一种基于cdfs模态变化性能的一维输入修正方法
CN111523276B (zh) 基于网络模型的燃气涡轮发动机燃油流量校正方法
RU2389891C1 (ru) Способ контроля утечек и расхода воздуха на охлаждение турбины в двухконтурном газотурбинном двигателе
CN112639271A (zh) 热机涡轮增压器的设定位置的计算方法
Berdanier et al. Scaling Sealing Effectiveness in a Stator-Rotor Cavity for Differing Blade Spans

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant