DE2162660B2

DE2162660B2 - Regeleinrichtung für eine Gasturbinenanlage, z.B. ein Kraftfahrzeug- oder Flugtriebwerk

Info

Publication number: DE2162660B2
Application number: DE2162660A
Authority: DE
Inventors: Christian 8080 Fuerstenfeldbruck Greune; Friedrich 8031 Neuesting Hackl
Original assignee: MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines GmbH
Priority date: 1971-12-17
Filing date: 1971-12-17
Publication date: 1974-02-14
Also published as: JPS4867609A; SE383188B; GB1412301A; US3888078A; IT971821B; DE2162660C3; FR2163726B1; DE2162660A1; FR2163726A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für eine Gasturbinenanlage, z. B. ein Kraftfahrzeug- oder Flugtriebwerk, mit einem Brennstoffregler, bei der der Quotient Brennstoffmenge zu einer Kenngröße oder Kenngrößenverbindung der Anlage als Reglerausgangsgröße mit dieser Kenngröße bzw. Kenngrößenverbindung selbsttätig multipliziert wird. SS Obwohl sich der Gasdurchsatz über den Betriebstreich stark ändert, wird durch diese Regeleinrichtung tr Vorteil erzielt, daß sich die Verstärkung des auf-

tschnittenen Regelkreises nicht oder nicht stark de.!, so daß Regelungenauigkeiten und Regler-Instabilität vermieden werden; dies gilt für den stationären Betrieb, aber insbesondere für das Beschleunigen. Bei den bekannten Regeleinrichtungen der genannten Art für Flugtriebwerke ist die genannte Kenngröße •in Verdichteraustrittsdruck, wofür ein Fühler mit •algen und mit dem Fühler im Zusammenhang stellende Regeleinrichtungsteile erforderlich sind und die Multiplikationseinrichtung relativ aufwendig ist.

äomii ist. die Multiplikationseinrichtung bzw. die Regeleinrichtung weniger aufwendig und mit weniger Teilen versehen, denn bei Jlen Regeleinrichtungen für Gasturbinenanlagen wird die Drehzahl schon als Regelgröße gemessen. Ein besonderer Fühler fur die Kenngröße entfällt bzw. die Anzahl der Fühler für die Kcnngrößenverbiridung wird geringer, und mn dem wegfallenden Fühler in Zusammenhang stehende Regeleinrichtungsteile entfallen.

Beim genannten Luftdruck kann es sich z. B. um einen Verdichtereintrittsdruck oder einen Verdichteraustrittsdruck und bei der genannten Lufttemperatur ζ B um eine Verdichtereintrittstemperatur oder eine Brennkammereintrittstemperatur handeln.

Vorteilhaft ist, wenn der Quotient Brennstoffmenge -u dieser Drehzahl brv. Kenngrößenverbindung als Reglerausgangsgröße zwischen einem Größtwert und pinem Kleinstwert begrenzt einstellbar ist. Somit können die Begrenzungen mit nur zwei EinstellmiUcln dem Verhalten der Anlage günstig angepaßt werden. Insbesondere sind diese beiden Grenzwerte jeweils :n Abhängigkeit von einer Kenngröße oder Kenngrößenverbindung der Anlage selbsttätig änderbar (Korrektur) Es lassen sich somit die Brennstoffgrößtmenge und die Brennstoffkleinstmenge in relativ einfacher Weise besser an die Anforderungen des instationaren Betriebs anpassen. Vorzugsweise wird als Kenngröße oder Kenngrößenverbindung dieser L'.orrektur je nach Aufbau und Einsatz der Anlage die genannte Drehzahl oder eine genannte Kenngrößenverbindung verwendet. In der Zeichnung ist in

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Regeleinrichtung gemäß der Erfindung in Form eines Blockschaltbilds im Zusammenhang mit einem in Form eines Schaltbilds gezeigten Kraftfahrzeug-Gasturbinentriebwerk

dargestellt; .

Fig. 2 und 3 zeigen zwei weitere Ausfuhrungsbeispiele der Regeleinrichtung gemäß der Erfindung in Form von Blockschaltbildern. Auch diese Regeleinrichtungen können jeweils für das obengenannte Triebwerk verwendet werden.

Das Gasturbinentriebwerk gemäß Fig. 1 ist eine Zweiwellenanlage mit einer Gaserzeugerturbine 10, die einen Verdichter 11 für die Verbrennungsluft (mit Überschußluft) antreibt, und einer Freiturbine 12 mit verstellbarem Leitschaufelkranz 13, die über ein Getriebe 14 Nutzleistung abgibt. Das Triebwerk weist noch einen Luftvorwärmer 15, eine Brennkammer 16, eine Brennstoffpumpe 17 und eine Brennstoffzumeßvorrichtung 18 auf. Die Wirkungsweise des Triebwerks ist ohne weiteres aus Fig. 1 ersichtlich - siehe unter anderem die Pfeile, die den Luftstrom und die Gasströme kennzeichnen. Der Pfeil 19 kennzeichnet den Brennstofffluß.

Die Brennstoffzumeßvorrichtung 18 wird von der Regeleinrichtung gesteuert. Die Regeleinrichtung weist einen Regler 20 auf, von dem die Brennstoffmenge geändert wird. Die Regelgröße ist die Drehzahl N der Gaserzeugerturbine 10, der Sollwert dieser Drehzahl

ist mit Ni, ihr Istwert mit Ni bezeichnet. Die Ausgangsgröße des Reglers 20 ist ein Quotient BjK, wobei B die Brennstoffmenge und K die genannte Drehzahl ist. Die Regeleinrichtung weist ferner einen Multiplikator 21 auf, in den diese Kenngrößenverbindung K selbsttätig eingegeben wird und in dem die Reglerausgangsgröße BjK mit dieser Kenngrößenverbindung K selbsttätig multipliziert wird, so daß die Stellgröße die Breünstoffmenge B ist.

Die Brennstoffzumeßvorrichtung 18 kann auch von der Regeleinrichtung gemäß Fig. 2 gesteuert werden. In dieser Regeleinrichtung wird die Reglerausgangsgröße BjK zwischen einem konstanten Größtwert (BjK)_max und einem konstanten Kleinstwert (BjK)_min begrenzt. Die Regeleinrichtung weist eine zwischen den Regler 20 und den Multiplikator 2! geschaltete Auswahllogikschaltung 22 auf, die selbsttätig von den Beträgen der Signale »Reglerausgangsgröße B/K« und »Kleinstwert (3/K)_min den größeren auswähl;:. Dadurch wird die Bildung der Signale für die Minimalbegrenzung wesentlich vereinfacht. Nach Mulitplikation dieses größten Werts nut der Kenngrößen verbindung Ä', die wieder selbsttätig im Dultiplikator 2! erfolgt, ist die Stellgröße wieder die Brennstoffmenge B.

Die Brennstoffzumeßvorrichtung 18 kann auch von der Regeleinrichtung gemäß Fig. 3 gesteuert werden. Diese Regeleinrichtung ist ebenso aufgebaut wie die gemäß Fig. 2, jedoch wird der Größtwert (B/K)_m!lx abhängig von einer Triebwerkskenngrößenverbindung K₁ und der Kleinstwert (B/fQmin abhängig von einer Triebwerkskenngrößenverbindung K₂ selbsttätig beeinflußt.

Dies geschieht in einem Korrekturblock 23 für (B!K)max, in den die Kenngrößenverbindung K₁ selbsttätig eingegeben wird, und in einem Korrekturblock 24 für (BjK)min, in den die Kenngrößenverbindung K₂ selbsttätig eingegeben wird. Auch hier ist nach selbsttätigem Auswählen in der Auswahllogikschaltung 22 und selbsttätiger Multiplikation im Multiplikator 21 die Stellgröße die Brennst'', ifmenge B.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Regeleinrichtung für eine Gasturbinenanlage,

z. B. ein Kraftfahrzeug- oder Flugtriebwerk, mit mindestens einem Brennstoffregler, bei der der Quotient Brennstoffmenge zu einer Kenngröße oder Kenngrößenverbindung der Anlage als Reglerausgangsgröße mit dieser Kenngröße bzw. Kenngrößenverbiiidung selbsttätig multipliziert «ird, dadurch gekennzeichnet, daß diese Kenngröße (K) die Drehzahl (Λ') einer Turbomaschine, z. B. des Gaserzeugers (10, 11) der Anlage ist bzw. daß diese Kenngrößenverbindung (Jf) außer mindestens einem Teil der folgenden Kenngrößen der Anlage: Luft- oder Gasdruck, Luftoder Gastemperatur und Brennkammertemperaturgefälle, diese Drehzahl (N) enthält.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Quotient Brennstoff- so menge (B) zu dieser Drehzahl (Λ0 bzw. Kenngrößenverbindung (A3 als Reglerausgangsgröße (BjK) zwischen einem Größtwert [(BIK)_max] und einem Kleinstwert [(BIK)_min] begrenzt einstellbar ist. as

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese beiden Grenzwerte [(BjK)_min, (BjK).: ix] jeweils in Abhängigkeit von einer Kenngröße (K₁, K₂) oder Kenngrößenverbindung (K₁, Jf₂) der Anlage selbsttätig anderbar sind (Korrektur).

4. Regeleinrichtung nach Anspruch 3 und 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kenngröße (K₁, Zf₂) oder Kenngrößenverbindung (K₁, K^) dieser Korrektur die genannte Drehzahl (N) bzw. eine genannte Kenngrößenverbindung (K) verwendet wird.

5. Regeleinrichtung nach den Ansprüchen 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Brennstoffregler (20) und einem die genannte Multiplikation durchführenden Multiplikator (21) eine Auswahllogikschaltung (22) angeordnet ist, die selbsttätig von den Beträgen der Signale »Reglerausgangsgröße(.8//f)«und »Kleinstwert [(BIK)_min]« den jeweils größeren Betrag auswählt.

45 Aufgabe gemäß der Erfindung ist, den genannten Vorteil mit einer einfacheren Regekmr.cbtung zu 3. Die Erfindung besteht dann, daß diese Kenngröße die Drehzahl einer Turbomaschine der Anlage fet bzw. daß diese Kenngrößenverbindung außer mindestens einem Teil der folgenden Kenngroßen der Anlage: Luft- oder Gasdruck, Luft- oder Gastemperatur und Brennkammertemperaturgefalle, diese Dreh-