DE1944868B2 - CONTROL DEVICE FOR A GAS TURBINE ENGINE FOR DRIVING A MOTOR VEHICLE - Google Patents

CONTROL DEVICE FOR A GAS TURBINE ENGINE FOR DRIVING A MOTOR VEHICLE

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DE1944868B2
DE1944868B2 DE19691944868 DE1944868A DE1944868B2 DE 1944868 B2 DE1944868 B2 DE 1944868B2 DE 19691944868 DE19691944868 DE 19691944868 DE 1944868 A DE1944868 A DE 1944868A DE 1944868 B2 DE1944868 B2 DE 1944868B2
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    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/48Control of fuel supply conjointly with another control of the plant
    • F02C9/50Control of fuel supply conjointly with another control of the plant with control of working fluid flow
    • F02C9/54Control of fuel supply conjointly with another control of the plant with control of working fluid flow by throttling the working fluid, by adjusting vanes

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Description

3 43 4

die Drehzahl des Gaserzeugers, signal des Gaserzeugers beaufschlagte weitere Verdie Temperatur der angesaugten Luft, gleichseinrichtung so einwirkt, daß mit. größer werdender Druck der angesaugten Luft, dem 8^1 die Brennstoffmenge abnimmt.
,. .... _f e _ Um einen Schutz gegen Überdrehen der Nutzlastdie zugefuhrten Brennstoffmengen, 5 turbine zu gewährleisten, besteht ein weiteres Merkdie Stellung der Leitschaufeln, mal der Erfindung darin, daß bei Erreichen einer die vom Wärmetauscher übertragene Wärme- bestimmten Höchstdrehzahl der Nutzlastturbine das menge, zugehörige Drehzahlsignal auf die Vargleichseinrich-
the speed of the gas generator, the signal of the gas generator acted upon further Verdie the temperature of the sucked air, the same device acts so that with. increasing pressure of the sucked in air, to which 8 ^ 1 the amount of fuel decreases.
,. .... _f e _ In order to protect against over-revving the payload, the amount of fuel supplied, 5 turbine , another feature is the position of the guide vanes, sometimes the invention is that when a maximum speed of the payload turbine that is determined by the heat transferred by the heat exchanger is reached quantity, associated speed signal to the var

die Brennstoffsorte und tu"g geschaltet wird.the type of fuel and tu "g is switched.

P id diP id di

i Brennstoffsorte undi fuel type and

die Brennstoff temperatur. l° P^rner wird die stromabwärts vom Verdichter ge-the fuel temperature. l ° P ^ rner is the downstream of the compressor

r messene Druckanderungsgeschwindigkeit bei Erreichen r measured rate of pressure change when it is reached

eines bestimmten Werts als Signal auf die Vergieichs-of a certain value as a signal for the comparative

Für eine korrekte Steuerung der Gastemperatur einrichtung geschaltet. Mit diesem Signal wird die wären alle diese obengenannten Größen zu messen optimale Leitschaufelstellung der Nutzlastturbine wäh- und in eine bestimmte Beziehung zueinander zu brin- 15 rend des Beschleunigungsvorgangs erreicht,
gen, so daß die Gastemperatur einen vorgegebenen Die Leitschaufeln sind weiterhin erfindungsgemäß Höchstwert nicht überschreitet. Diese Einrichtung durch ein willkürlich erzeugbares Bremssignal über würde wegen der Vielzahl der Parameter, welche zu die Vergleichseinrichtung in Brennstellung schwenklerücksichtigen sind, sehr aufwendig werden. Hinzu bar, womit eine schnelle und wirksame Bremsung kommt weiterhin, daß über längere Betriebszeiten 20 des Kraftfahrzeugs ermöglich ist.
hinweg Fehler entstehen, z. B. durch Änderung des Die Regeleinrichtung besteht schließlich in einer Wirkungsgrads der Strömungsmaschine oder durch weiteren Ausgestaltung darin, daß die Vergleichs-Änderung des Ausbrenngrads der Brennkammer, die einrichtungen eine Diodenmatrix enthalten, deren von der Steuerungseinrichtung nicht erfaßt werden A'isgang jeweils mit dem Nulleiter durch parallelkönnen. 25 geschalteten Widerstand und Zenerdiode in Verbin-
The device is switched on for correct control of the gas temperature. With this signal, all of the above-mentioned variables would be measured.
conditions, so that the gas temperature does not exceed a predetermined value, according to the invention. This device by means of an arbitrarily generated brake signal would be very expensive because of the large number of parameters which are to be taken into account in the pivoting of the comparison device in the burning position. In addition, cash, with which a quick and effective braking comes further that over longer operating times 20 of the motor vehicle is possible.
errors arise away, e.g. The control device finally consists in an efficiency of the turbomachine or in a further embodiment in that the comparison change in the degree of burnout of the combustion chamber, the devices contain a diode matrix, the output of which is not detected by the control device, in each case with the neutral conductor by being able to parallel. 25 switched resistor and Zener diode in connection

Die Erfindung stellt sich die A afgabe, eine Regel- dung steht.The invention provides the A afgabe, a control is dung.

einrichtung eingangs genannter Gattung für Gas- An Hand einiger schematisch dargestellter Ausfüh-device of the type mentioned above for gas on the basis of some schematically shown execution

turbinentriebwerke zum Antrieb von Kraftfahrzeugen rungsbeispiele in der Zeichnung wird die Erfindungturbine engines for driving motor vehicles approximately examples in the drawing is the invention

zu schaffen, bei der im Zeitverhalten flinke, die Gas- weiter erläutert. Es zeigtto create, with the nimble in time behavior, explained the gas further. It shows

temperatur beeinflussende Triebwerkskenngrößen 30 F i g. 1 den Gesamtaufbau eines mit der erfin-(StörgröGen), welche vom Temperaturregler nicht dungsgemäCen Regeleinrichtung versehenen Gasausgeregelt werden können, so erfaßt werden, daß turbinentriebwerks,engine parameters influencing temperature 30 F i g. 1 the overall structure of a with the invent- (disturbance variables), which gas control device provided by the temperature controller not in accordance with the regulation can be detected in such a way that the turbine engine,

trotz begrenzter Regelgeschwindigkeit der Fehler F i g. 1 a ein Ausführungsbeispiel der erfindungsauf Null gehalten und die Leitschaufelstellung mög- gemäOen Regeleinrichtung in Form eines Signalflußlichst ohne Verzögerung geregelt wird. Im Temperatur- 35 Schemas.Despite the limited control speed, the error F i g. 1 a an embodiment of the erfindungsauf This is held at zero and the guide vane position is possibly in the form of a signal flow according to the control device is regulated without delay. In the temperature scheme.

regler der Regeleinrichtung sollen also Stabilitäts- F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel der die die Brenn-controller of the control device should therefore stability F i g. 2 an embodiment of the the burning

problemc nicht auftreten. stoffmenge beeinflussenden Signale zuoammenfassen-problemc does not occur. summarize signals influencing the amount of substance

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- den Vergleichseinrichtung undAccording to the invention, this object is achieved by the comparison device and

löst, daß dem Temperaturregler Störgrößen aufge- F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel der die die Leitschaltet sind, die sich aus den flinkeren der die Gas- 40 schaufelstellung beeinflussenden zusammenfassenden temperatur beeinflussenden Kenngrößen, wie z. B. Vergleichseinrichtung.triggers that disturbance variables are resolved by the temperature controller. 3 shows an embodiment of the control switch are, which are summarized from the more nimble of the 40 influencing the gas blade position temperature influencing parameters, such as B. Comparator.

der Gaserzeugerdrehzahl, der Brennstoffmenge und Aus F i g. 1 ist ersichtlich, daß der Verdichter 17the gas generator speed, the amount of fuel and from F i g. 1 it can be seen that the compressor 17

dem Zeitverhalten des Wärmetauschers, zusammen- über die Welle 18 von der ersten Turbine 19 angetrie-the time behavior of the heat exchanger, together driven by the first turbine 19 via the shaft 18

se'jzen. ben wird. Die im Verdichter 17 verdichtete Luft fließtse'jzen. will practice. The air compressed in the compressor 17 flows

Demnach werden die Störgrößen, welche jedoch im 45 durch den Wärmetauscher 23 zur Brennkammer 22Accordingly, the disturbance variables, which, however, are transferred in 45 through the heat exchanger 23 to the combustion chamber 22

Zeitverhalten so flink sind, daß sie vom Temperatur- und wird mit dem Brennstoff B verbrannt. Das ent-Time behavior is so nimble that it depends on the temperature and is burned with fuel B. The

regelkreis nicht au^geregelt werden können, getrennt standene Heißgas wird in der ersten Turbine 19 zumThe control loop cannot be regulated, hot gas that has been standing separately is converted into the first turbine 19

über eine Steuerung erfaßt und dem Stellglied des Teil entspannt und gelangt dann über die verstellbaredetected via a control and relaxed the actuator of the part and then passes through the adjustable

Regle.s aufgeschaltet. Mit der erfindungsgemäßen Leitvorrichtung 25 in die das Getriebe 24 antreibendeRegulations activated. With the guide device 25 according to the invention in the gearbox 24 driving

Regeleinrichtung wird der Vorteil erreicht, die Gas- 50 Nutzlastturbine 26, von welcher die Abgase überControl device, the advantage is achieved, the gas 50 payload turbine 26, from which the exhaust gases via

temperatur auf Grund der schnellen Verstellmöglich- den Wärmetauscher 23 ins Freie abgeführt werden,temperature can be discharged into the open air due to the quick adjustment options, the heat exchanger 23

keit der Leitschaufeln sowohl bei sehr schnellen als Die jeweilige Leitschaufelstellung wird mit L be-The respective guide vane position is loaded with L

auch bei sehr langsamen Änderungen des Betriebs- zeichnet.even with very slow changes in the operating system.

zustands in vorbestimmten Grenzen zu halten. Zu- Über die Brennstoffpumpe 21, welche von dem aufto keep the state within predetermined limits. To- About the fuel pump 21, which from the on

sätzlich wird erreicht, daß infolge Aufschaltung ver- 55 der Verdichterwelle liegenden Kegelräderpaar 20 an-In addition, it is achieved that, as a result of the connection, the pair of bevel gears 20 lying opposite the compressor shaft.

schiedener Signale ein sicherer Betrieb des Trieb- getrieben -vird, fließt der Brennstoff zur Zunußeinrich-different signals a safe operation of the drive gear -by-the fuel flows to the feed device-

werks möglich ist. tung 16, welche die Brennkammer 22 mit Brennstofffactory is possible. device 16, which the combustion chamber 22 with fuel

Die auf die Leitschaufeln einwirkenden Kenngrößen versorgt.The parameters acting on the guide vanes are supplied.

sind in Ausgestaltung der Erfindung auf eine zusam- Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung A beeirimenfassende Vergleichseinrichtung geschaltet, in der 60 flußt sowohl die Brennstoff zumessende Einrichtung 16 das größte in Richtung einer Öffnung der Leitschaufeln als auch die verstellbare Leitvorrichtung 25 der Nutzwirkende Signal Vorrang hat. lastturbine 26,In an embodiment of the invention, the control device A according to the invention is connected to a comparison device in which both the fuel metering device 16 flows the greatest in the direction of an opening of the guide vanes and the adjustable guide device 25, the useful signal has priority. load turbine 26,

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird in Die Pfeile an der unteren Seite des Blocks stellenIn a further embodiment of the invention, the arrows are placed on the lower side of the block

der Vergleichseinrichtung aus der Summe aus Tem- einzelne Kennwerte des Triebwerks dar, die in die peraturregelausgang und den auf die Leitschaufel- 65 Regeleinrichtung eingegeben werden.the comparison device from the sum of Tem- individual characteristic values of the engine, which are in the temperature control output and which are entered on the guide vane 65 control device.

Stellung einwirkenden Kenngrößen von einem be- In F i g. la wird der in F i g. 1 dargestellte Block A Position acting parameters of a loading In F i g. la is the in F i g. 1 block A shown

stimmten Wert an ein Signal gebildet, das über einen der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung in einemcorrect value formed on a signal that is via one of the control device according to the invention in a

Umformer-Schalter auf eine dauernd vom Drehzahl- Alisführungsbeispiel beschrieben.Converter switch on a continuously from the speed Alisführungbeispiel described.

5 65 6

Das Gaspedal 1 betätigt den Sollwertgeber 2 für einrichtung 8 ein Signal E5 erfaßt, mit dem die Leitdie Gaserzeugerdrehzahl H1, welche mit der Drehzahl schaufeln in Bremsrichtung geschwenkt werden können, der ersten Turbine 19 (Verdichterturbine) überein- Die in der als Addierschaltung wirkenden Verstimmt. Die Abweichung des Istwerts vom Sollwert gleichseinrichtung 8 zusammengefaßten Signale E1 bis wird über einen Verstärker 3 mit PI-Verhalten als 5 E% ergeben ein Ausgangisignal, das in der elcktro-Signal £„ auf eine zusammenfassende Vergleichsein- hydraulischen Servoeinrichtung 12 z. B. in eine Transrichtung S übertragen, wo diese Abweichung in ein lationsbewegang des Gestänges 13 umgewandelt wird, proportionales Signal für die zuzuführende Brenn- das die Verstellung der Leitschaufeln der Nutzlaststoffmenge B umgewandelt wird, welches die Brenn- turbine bewerkstelligt. Mit dem Anschlag Lmu wird stoffzumeßeinrichtung 16 beeinflußt. Es ist möglich, io die kleinste, zum Betrieb der Gasturbine notwendige die Brennstoffmenge nach oben und nach unten Leitschaufelöffnung gekennzeichnet,
mittels der Anschläge Bmax und Bmtn zu begrenzen. Die Vergleichseinrichtung 8 ist so beschaffen, daß Unterhalb einer vorgegebenen tatsächlichen Gas- unter den eingegebenen Signalen E1 bis E5 das größte erzeugerdrehzahl «i, z. B. bei M1 = 0,5 B1 ,au wird Signal Vorrang hat, das in Richtung einer öffnung über den Verstärker 4 ein Signal E8 gebildet, welches 15 der Leitschaufeln wirkt. Bei einem bestimmten negadie Leitschaufeln der Nutzlastturbine in einer vor- tiven Ausgangssignal, das einer bestimmten Leitgegebenen Stellung hält. Im Startbereich werden mit Schaufelstellung entspricht, schließt der Umformerdem Signal £a die Leitschaufeln in geöffneter Stellung Schalter 16, so daß das in der Vergleichseinrichtung 8 gehalten. gebildete Ausgang5signal der Vergleichseinrichtung 5 Die Drehzahl M1^ wird zusätzlich benutzt, mit der ao zusätzlich zur Drehzahl-Sollwertabweichung des Ver-Brennstoffmenge B und dem Zeitverhalten Tw des dichters als Signal E7 aufgeschaltet wird.
Wärmetauschers 23 im Funktionsgenerator 6 ein Ergibt sich in dieser Vergleichseinrichtung 5 — wie Signal E8 zu bilden, welches über den Verstärker 7 zu- in der Zeichnung an den einzelnen Vergleichsstellen sätzlich zum Ausgang des Temperaturreglers in die der Ovößen angegeben ist — ein positives Signal, zusammenfassende Verglebhseinrichtung8 eingeht und 35 so wird die Brennstoffmenge gesteigert; ein negatives die Leitschaufelstellung L steuert. Auf diese Art Signal bewirkt eine Abnahme der Brennstoffmenge, werden die Störgrößen, wie Brennstoffmenge B, Ver- Ein positives Signal der V-ergleichseinrichtfassung 8 dichterdrehzahl η, μ und Zeitverhalten Tw des Wärme- bewirkt Schließen und ein negatives Signal ein Öffnen tauschers 23, welche einen sehr großen Einfluß auf der Leitschaufeln der Nutzlastturbine,
die Temperaturregelgröße ausüben, mittels einer 30 In F i g. 2 wird beispielsweise das elektrische Schalt-Störgrößenaufschaltung erfaßt. bild für die signalzusammenfassende Vergleichsein-Aus den Größen M1 m, Γ,μ (Verdichtereingangs- richtung 5 abgebildet. Die Drehzahl-Sollwertabweitemperatur) und Γ4 μ (Gastemperatur vor der ersten chung des Verdichters geht als Signal E6 in das signal-Turbine) wird über den Funktionsgenerator 9 die zusammenfassende Glied ein. Zusätzlich wird das Differenz (Γ4 — 7\),oh gebildet; diese wird mit der 35 Signal E7 z. B. der maximalen LeitsAaufelstellung Größe (Γ4 — T1)(Ji, die über ein Entzerrernetzwerk 10 aufgegeben. Die dazugehörigen Dioden D6 und D7 geleitet wird, verglichen. Da die Thermoelemente bilden einen Ausgang a, der mit einem Nulleiter mittels Temperaturänderungen träge anzeigen und nicht flink parallelgeschaltetem Widerstand A1 der Zenerdiode genug schnelleren Änderungen der Gastemperatur zu (Signalbegrenzer) D1 in Verbindung steht,
folgen vermögen, treten beim Vergleich der Isttem- 40 In F i g. 3 ist ein erfindung?g2mißes Ausführungsperatur mit der Solltemperatur Verfälschungen ein, beispiel der signalzusammenfassenden Vergleichsdie aber durch das Entzerrernetzwerk ausgeglichen einrichtung 8 wiedergegeben. Den jeweiligen Einwerden können. gangssignalen E1 bis E5 sind Dioden D1 bis D5 zu-Die daraus resultierende Abweichung E1 wird über geordnet, deren Ausgang infolge der Dazwischenden Verstärker 11 mit PI-Verhalten an die zusammen- 45 schaltung einer zusätzlichen Diode »zwei Schwellen« fassende Vergleichseinrichtung 8 weitergegeben, auf bilden. Im gezeigten Beispiel werden "-ärnlich die welche auch das schon vorher erwähnte Signal E2 Ausgänge der Dioden D1, D2 und D4 zu einem einzigen einwirkt. Signal e zusammengefaßt und über parallelgeschalteten Die Leitschaufelstellung wird noch von zusatz- Widerstand K1 und Signalbegrenzer Dj1 mit dem liehen GröCen beeinflußt. So wird die Drehzahl- 50 Nulleiter verbunden. Dieses Signale elangt über abweichung der mit der Drehzahl n, laufenden Nutz- die nachgeschaltete Diode D zum eigentlichen Matrixlastturbine als Signal E3 über den Verstärker 14 an die ausgang a, in dem auch die Ausgänge der Dioden D1 Vergleichseinrichtung 8 weitergegeben und dient als und D5 zusammengefaßt werden. Zwischen dem Aus-Überdrehzahlschutz dieser Turbine. Weiterhin wird gang α und dem Nulleiter sind der Widerstand^ das Zusatzsignal E1 für Beschleunigungsvorgänge, 55 und der Signalbegrenzer DZ2 parallel geschaltet,
welches aus der vorgegebenen maximalen und der Die in F i g. 3 gezeigte Diodenkombination könnti tatsächlichen Druckänderungsgeschwindigkeit resul- beliebig erweitert werden, wodurch sich die Zah tiert, über den Verstärker 15 der Vergleichseinrich- der Schwellen entsprechend den Signalbegrenzungei tung 8 zugeführt. Schließlich wird in der Vergleichs- auf die Anzahl der Eingangssignale steigern läßt.
The accelerator pedal 1 actuates the setpoint generator 2 for device 8, a signal E 5 detects, with which the Leitdie gas generator speed H 1 , which can be swiveled with the speed of the blades in the braking direction, of the first turbine 19 (compressor turbine) corresponds to the one acting as an adder circuit Upset. The deviation of the actual value from the setpoint equalizing device 8 summarized signals E 1 to is an output signal via an amplifier 3 with PI behavior as 5 E % , which is in the electronic signal £ "on a summarizing comparative hydraulic servo device 12 z. B. transmitted in a trans direction S, where this deviation is converted into a lationsbewegung of the linkage 13, proportional signal for the fuel to be supplied that converts the adjustment of the guide vanes of the payload B , which the combustion turbine does. With the stop L m u material metering device 16 is influenced. It is possible to use the smallest amount of fuel necessary to operate the gas turbine, marked up and down the guide vane opening,
to be limited by means of the stops Bmax and B m t n. The comparison device 8 is designed in such a way that below a given actual gas under the input signals E 1 to E 5 the highest generator speed «i, z. B. at M 1 = 0.5 B 1 , au signal has priority, which in the direction of an opening via the amplifier 4 forms a signal E 8 which acts on the guide vanes. At a certain negative, the guide vanes of the payload turbine in a forward output signal that holds a certain guide-given position. In the starting area, the vane position corresponds to, the converter closes the guide vanes to the signal £ a in the open position switch 16, so that this is held in the comparison device 8. formed output 5 signal of the comparison device 5 The speed M 1 ^ is also used with the ao in addition to the speed setpoint deviation of the Ver fuel quantity B and the time response Tw of the denser as signal E 7 .
Heat exchanger 23 in the function generator 6 results in this comparison device 5 - how to form signal E 8 , which is indicated in the drawing at the individual comparison points in addition to the output of the temperature controller in the Ovameters via the amplifier 7 - a positive signal, summarizing Verglebhseinrichtung8 is received and 35 so the amount of fuel is increased; a negative control vane position L controls. Causes in this way signal a decrease in the amount of fuel are the disturbance variables, such as quantity of fuel B, supply η A positive signal of the V-ergleichseinrichtfassung 8 denser speed, μ and timing Tw of the heat causes closing and a negative signal to open exchanger 23, which a very large influence on the guide vanes of the payload turbine,
exercise the temperature control variable by means of a 30 In F i g. 2, for example, the electrical switching feedforward control is detected. Image for the signal-summarizing comparison values M 1 m, Γ, μ (compressor input direction 5 shown. The speed setpoint deviation temperature) and Γ 4 μ (gas temperature before the compressor is first turned on as signal E 6 in the signal turbine ) is a summarizing link via the function generator 9. In addition, the difference (Γ 4 - 7 \), oh is formed; this is with the 35 signal E 7 z. B. the maximum LeitsAaufelstellung size (Γ 4 - T 1 ) (Ji, which is applied via an equalizer network 10. The associated diodes D 6 and D 7 is compared. Since the thermocouples form an output a, which is connected to a neutral conductor by means of temperature changes Show sluggish and not fast parallel connected resistor A 1 of the Zener diode enough faster changes in the gas temperature to (signal limiter) D 1 is connected,
40 In F i g. 3 is an embodiment of the invention? The respective one can become one. The output signals E 1 to E 5 are connected to diodes D 1 to D 5. The resulting deviation E 1 is overriding, the output of which, as a result of the intermediate amplifier 11 with PI behavior to the connection of an additional diode, encompasses “two thresholds” Comparison device 8 passed on to form. In the example shown which are "-ärnlich also the previously mentioned signal E applied 2 outputs of the diodes D 1, D 2 and D 4 into one. Signal e combined and connected in parallel with the guide vane is still of additional resistance K 1 and The signal limiter Dj 1 is influenced by the borrowed size. This is how the speed 50 neutral conductor is connected. This signal reaches the downstream diode D to the actual matrix load turbine as signal E 3 via the amplifier 14 to the output via the deviation of the useful speed n a, in which the outputs of the diodes D 1 are passed on to the comparison device 8 and are used as and D 5. Between the off-overspeed protection of this turbine. Furthermore, gear α and the neutral conductor are the resistance ^ the additional signal E 1 for acceleration processes, 55 and the signal limiter D Z2 connected in parallel,
which of the given maximum and the die in FIG. The diode combination shown in FIG. 3 could result in any desired expansion of the actual rate of pressure change, as a result of which the number is fed via the amplifier 15 to the comparator thresholds corresponding to the signal limitation device 8. Finally, the number of input signals is increased in the comparison.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (1)

einem stromab der Brennkammer angeordneten Tem-a temperature arranged downstream of the combustion chamber Patentansprüche: peraturregler, durch den in Verbindung mit anderenClaims: temperature regulator, through which in conjunction with others Betriebskenngrößen die Leitschaufeln verstellbar sind,Operating parameters the guide vanes are adjustable, 1. Regeleinrichtung für ein mit einem Wärme- zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs,1. Control device for a with a heat to drive a motor vehicle, tauscher ausgestattetes Zweiwellen-Gasturbinen- 5 Derartige, insbesondere zum Antrieb von Krafttriebwerk mit verstellbaren Eintrittsleitschaufeln fahrzeugen dienende Gasturbinen bestehen im wesentder Nutzlastturbine, mit einem von der Gas- liehen aus einem Gaserzeuger, d. h. einem Verdichter, erzeugerdrehzahl beeinflußten Brennstoffregler und einer Brennkammer, einer ersten Turbine zum Antrieb einem stromab der Brennkammer angeordneten des Verdichters, einer zweiten Turbine, weiche die Temperaturregler, durch den in Verbindung mit io Nutzleistung abgibt, und einem Wärmetauscher, anderen Betriebskenngrößen die Leitschaufeln welcher die Abgaswärme der Verbrennungsluft zuführt, verstellbar sind, zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs, Für ein günstiges Betriebsverhalten ist eine Leitvordadurch gekennzeichnet, daß dem richtung vor der zweiten Turbine verstellbar.
Temperaturregler (9, 10, 11) Störgrößen (£g) auf- Regeleinrichtungen für derartige Gasturbinen haben geschaltet sind, die sich aus den flinkeren der die 15 auf die Eigenschaften des Triebwerks einzugehen und Gastemperatur beeinflussenden Kenngrößen, wie zeigen daher folgende besondere Merkmale:
z. B. der Gaserzeugerdrehzahl, der Brennstoff- dnen Drehzahlregelkreis für den Gaserzeuger,
menge und dem Zcitverhalten des Wärmetauschers emen Drehzahlregelkreis für die Nutzlastturbine, zusammensetzen. ejnen Drehzahlregelkreis für die Gastemperatur.
Exchanger equipped twin-shaft gas turbines- 5 Such gas turbines, in particular for driving power plants with adjustable inlet guide vanes, consist essentially of the payload turbine, with a fuel regulator influenced by the gas generator, ie a compressor, generator speed and a combustion chamber, a first turbine to drive a compressor downstream of the combustion chamber, a second turbine, which can be adjusted to drive a motor vehicle. For a favorable operating behavior, a guide is characterized in that the direction can be adjusted in front of the second turbine.
Temperature controller (9, 10, 11) disturbance variables (£ g ) are connected to control devices for such gas turbines, which are derived from the more nimble of the 15 parameters influencing the properties of the engine and the gas temperature, as therefore show the following special features:
z. B. the gas generator speed , the fuel dnen speed control loop for the gas generator,
amount and the speed behavior of the heat exchanger in a speed control loop for the payload turbine. e j NEN speed control circuit for the gas temperature.
2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch 202. Control device according to claim 1, characterized in 20 gekennzeichnet, daß die auf die Leitschaufel- Bei Einwellengasturbinen-Triebwerken ist bekannt, stellung einwirkenden Kenngrößen auf eine zu- die Brennstoffmenge in Abhängigkeit von der Drehzahl, sammenfassende Vergleichseinrichtung (8) geschal- dem Druck der angesaugten Luft und der Heißgastet sind, in der das größte in Richtung einer Öffnung temperatur zu regeln (deutsche Patentschrift 859 697, der Leitschaufeln wirkende Signal Vorrang hat. 25 deutsche Auslegeschrht 1 035 409, deutsche Patent-S.Regeleinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, schrift 1179 016 und deutsche Auslegeschrift dadurch gekennzeichnet, daß in der Vergleichs- 1 188 376). Da bei diesen Gasturbinentriebwerken einrichtung (8) ai · der Summe von Temperatur- verstellbare Leitschaufel vor einer Nutzlastturbine reglerausgang und den auf die Leitschaufelstellung fehlen, besteht keine Vergleichsmöglichkeit mit der einwirkenden Kenngrößen von euiem bestimmten 30 vorliegenden Erfindung.characterized in that the guide vanes on the single-shaft gas turbine engines are known position influencing parameters on a fuel quantity depending on the speed, summarizing comparison device (8) switched the pressure of the sucked in air and the hot gas are to regulate the largest in the direction of an opening temperature (German patent specification 859 697, the signal acting on the guide vanes has priority. 25 German Auslegeschrht 1 035 409, German patent S.Regeleinrichtung according to claims 1 and 2, script 1179 016 and German interpretative script characterized in that in the comparison 1 188 376). As with these gas turbine engines device (8) ai · the sum of temperature-adjustable guide vanes in front of a payload turbine controller output and the missing on the guide vane position, there is no possibility of comparison with the acting parameters of each particular present invention. Wert an ein Signal (E-) geviidet wird, das über Eine Möglichkeit, die Trägheit eines Temperatureinen Umformer-Schalter (16) auf eine dauernd fühlers zu kompensieren, ist aus der deutschen Ausvom Drehzahlsignal (£6) des Gaserzeugers be- legeschrift 1 045 729 bekannt. Die Verzögerung des aufschlagte weitere Vergleichseinrichtung (5) so Temperaturfühlers wird durch eine gleichzeitig wirkeneinwirkt, daß mit größer werdendem Signal (£,) 35 de Verzögerungseinrichtung des Sollwertverstellglieds die Brennstoffmenge abnimmt. angepaßt. Eine flinke Regelung ist jedoch nicht möglich.Value is geviidet to a signal (E) that compensate via One way the inertia of a temperature of a transformer switch (16) on a continuous sensor, from the German Ausvom speed signal (£ 6) of the gas generator is put magazine loading 1045 729 known. The delay of the impacted further comparison device (5) so temperature sensor is acted by a simultaneous effect that with increasing signal (£,) 35 de delay device of the setpoint adjuster, the amount of fuel decreases. customized. A nimble regulation is not possible, however. 4. Regeleinrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, da das ganze Regelsystem auf das träge Verhalten dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen einer des Temperaturfühlers ausgerichtet ist.
bestimmten Höchstdrehzahl der Nutzlastturbine Aus den »BBC-Mitteilungen«, Januar/Februar 1960, das zugehörige Drehzahlsignal (£3) auf die Ver- 40 S. 45, ist eine Steuereinrichtung für eine Gasturbinengleichseinrichtung (8) geschaltet wird. gruppe bekannt, bei der die vor der Nutzlastturbine
4. Control device according to claims 2 and 3, since the whole control system is characterized on the sluggish behavior that is aligned when one of the temperature sensor is reached.
certain maximum speed of the payload turbine From the »BBC-Mitteilungen«, January / February 1960, the associated speed signal (£ 3 ) on the 40 p. 45, a control device for a gas turbine balancing device (8) is switched. group known in which the front of the payload turbine
5. Regeleinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, angeordneten Leitschaufeln sowie die der Brenndadurch gekennzeichnet, daß die stromabwärts kammer zugeteilte Brennstoffmenge in Abhängigkeit vom Verdichter gemessene Druckänderungsge- von der Gaserzeugerdrehzahl und der Heißgastemschwindigkeit bei Erreichen eines bestimmten 45 peratur verstellt werden. Dabei zeigt sich jedoch, daß Werts als Signal (E1) auf die Vergleichseinrich- d-e Regelung der Gastemperatur infolge Trägheit tung (8) geschaltet wird. der Thermoelemente erhebliche Schwierigkeiten bc-5. Control device according to claims 1 to 3, arranged guide vanes and those of the combustion, characterized in that the downstream chamber allocated amount of fuel as a function of the compressor measured Druckänderungsge of the gas generator speed and the hot gas speed are adjusted when a certain 45 temperature is reached. This shows, however, that the value is switched as a signal (E 1 ) to the comparison device for regulating the gas temperature due to inertia device (8). the thermocouples considerable difficulties bc- 6. Regeleinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, reitet. Für die flinke und präzise Regelung der Gasdadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln temperatur wären flinke Thermoelemente erforderlich, durch ein willkürlich erzeugbares Bremssigna! (£s) 50 die für diese Zwecke bis heute noch nicht zur Verüber die Verglcichseinrichlung (8) in Bremsstellung fügung stehen.6. Control device according to claims 1 to 3, rides. For the nimble and precise regulation of the gas, characterized by the fact that the guide vanes temperature, nimble thermocouples would be required, through an arbitrarily generated brake signal! (£ s ) 50 which for this purpose are not yet available for comparison with the comparison device (8) in the braking position. schwenkbar sind. Schließlich wird in der deutschen Auslegeschriftare pivotable. Finally, in the German interpretative document 7. Regeleinrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 6, 1275 835 eine Brennstoffregeleinrichtung für ein dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrich- Zwciwellen-Gasturbinentriebwerk mit verstellbaren tung (5, 8) eine Diodenmatrix enthält, deren Aus- 55 Leitschaufeln vor der Nutzlastturbine vorgeschlagen, gang mit dem Nulleiter durch parallelgeschalteten bei der im Heißgasstrom ein Grenzwerttemperatur-Widerstand (A1, R1. Ra) und Zenerdiode (D1, regler vorgesehen ist, der direkt auf den Brennstoff- Dtt. Dt2) in Verbindung steht (F i g. 2 und 3). regler, nicht aber auf die Leitschaufelverstellung einwirkt. Die Lcitschaufelstcllung hängt einzig und allein7. Control device according to claims 2 to 6, 1275 835 a fuel control device for a characterized in that the comparing device Zwciwellen gas turbine engine with adjustable device (5, 8) contains a diode matrix, the output of which is proposed 55 guide vanes in front of the payload turbine, with the neutral conductor through a parallel-connected in the hot gas flow a limit temperature resistor (A 1 , R 1. R a ) and Zener diode (D 1 , regulator is provided, which is directly connected to the fuel D tt . D t2 ) in connection (F i g. 2 and 3). controller, but does not act on the guide vane adjustment. The drainage scoop depends solely on it 60 von der Drehzahlabweichung des Gaserzeugers und60 of the speed deviation of the gas generator and der Nutzlastturbine ab. Hier wird auf eine Messungthe payload turbine. Here is a measurement der Heißgastemperatur selbst verzichtet; es werden andere Betriebskenngrößen zur Steuerung der Leit-the hot gas temperature itself waived; other operating parameters are used to control the master Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für ein Schaufelstellung und damit der Heißgastemperatur mit einem Wärmetauscher ausgestattetes Zweiwellen- 65 benutzt.The invention relates to a control device for a blade position and thus the hot gas temperature Two-shaft 65 equipped with a heat exchanger is used. Gasturbinentriebwerk mit verstellbaren Eintrittsleit- Die Erfahrung zeigt jedoch, daß bei einer SteuerungGas turbine engine with adjustable inlet guide- However, experience shows that with a control schaufeln der Nutzlastturbine, mit einem von der Gas- der Gastemperatur folgende Größen zu berücksich-ΊΙ beeinflußten Brennstoffregler und tigen sind:blades of the payload turbine, with one of the following variables depending on the gas temperature, ΊΙ influenced fuel regulators and terms are:
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