DE2445963A1 - System zum schutz vor abdrosselung fuer ein gasturbinen-triebwerk - Google Patents

System zum schutz vor abdrosselung fuer ein gasturbinen-triebwerk

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DE2445963A1
DE2445963A1 DE19742445963 DE2445963A DE2445963A1 DE 2445963 A1 DE2445963 A1 DE 2445963A1 DE 19742445963 DE19742445963 DE 19742445963 DE 2445963 A DE2445963 A DE 2445963A DE 2445963 A1 DE2445963 A1 DE 2445963A1
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pressure
resistor
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amplifier
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DE19742445963
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Max Martin Adams
Vernon Robert Duncan
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General Electric Co
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General Electric Co
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/02—Surge control
    • F04D27/0207—Surge control by bleeding, bypassing or recycling fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/26—Control of fuel supply
    • F02C9/32—Control of fuel supply characterised by throttling of fuel

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Description

Die Erfindung betrifft ein System zum Schutz vor Abdrosselung (stall) für ein Gasturbinen-Triebwerk und insbesondere ein solches System zum Schutz vcr Abdrosselung für ein Gasturbinen-Triebwerk, welches die Möglichkeit einer irrtümlichen Feststellung einer Abdrosselung ausschließt, die durch schnelle Abbremsvorgänge oder durch vorübergehende Störungen im Auslaßdruck des Verdichters hervorgerufen werden.
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Während des Betriebes eines Gasturbinen-Triebwerkes für ein Luftfahrzeug kann eine Erscheinung auftreten, die auch als Abdrosselung des Verdichters bekannt ist. Hierbei kann das Druckverhältnis oder der Auslaßdruck des Verdichters zunächst irgendeinen kritischen Wert bei einer bestimmten Drehzahl übersteigen und dies führt zu einer anschließenden Verminderung des Druckverhältnisses am Verdichter und des dem Brenner des Triebwerkes zugeführten Luftstroms. Die Abdrosselung des Verdichters kann das Ergebnis einer Vielzahl von Ursachen sein, beispielsweise einer zu schnellen Beschleunigung des Triebwerkes oder wenn das Einlaßprofil des Luftdruckes oder der Temperatur während des normalen Betriebes des Triebwerkes in unzulässiger Weise geändert ist. Während des Überschallfluges kann sich eine Abdrosselung des Verdichters aus einem Zustand ergeben, der allgemein als "Nicht-Start" (unstart) bezeichnet wird und durch das Eindringen von starken normalen Schockwellen am Triebwerkseinlaß ausgelöst werden kann, die zu einem Abfall des Einlaßdruckes führen. Die Beschädigung des Verdichters infolge des Eindringens von Fremdobjekten oder infolge einer Fehlfunktion eines Teils des Steuersystems für das Triebwerk können ebenfalls zu einer Abdrosselung des Verdichters führen.
Wenn ein solcher Zustand nicht festgestellt wird und weiterbestehen kann, dann können die Brennertemperaturen und die im Verdichter induzierten Vibrationsbelastungen groß genug werden, um eine Beschädigung des Gasturbinen-Triebwerkes zu verursachen. Die Verdichterabdrosselung kann dadurch behoben werden, daß der Brennstoffzufluß zum Brenner vermindert oder vollständig gesperrt wird.
Die Tatsache, daß sich während einer Abdrosselung der Luftdruck am Auslaßende des Verdichters des Gasturbinen-Triebwerkes schnell verringert, hat in einigen Fällen dazu geführt, daß als Anzeige für eine Verdichterabdrosselung der
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Auslaßdruck des Verdichters überwacht wurde. Ein schnelles Absinken des Auslaßdruckes des Verdichters kann jets
doch auch auftreten, wenn das Triebwerk abgebremst wird, und in diesem Falle wird dann eine fehlerhafte Anzeige einer Verdichterabdrosselung auftreten. Weiterhin kann auch das niedrige Druckverhältnis am Verdichter, das üblicherweise bei dem Flug in sehr großer Höhe auftritt, eine irrtümliche Anzeige einer Verdichterabdrosselung ergeben. Außerdem besitzen schnelle Druckschwankungen am Auslaßende des Verdichters der Gasturbine nur eine kurzzeitige Dauer, obwohl sie zunächst eine Abdrosselung des Verdichters anzuzeigen scheinen, und ergeben nachweislich keine Beeinträchtigung des Betriebes des Gasturbinen-Triebwerkes. Es wurde ein Warnsystem für die Abdrosselung entwickelt, das eine tatsächliche Abdrosselung des Verdichters von einem schnellen Abbremsen oder vorübergehenden kurzzeitigen Vorgängen dadurch unterscheiden kann, daß gleichzeitig der Verdichterdruck und die Temperatur der Turbine oder des Abgases überwacht wird. Es kann jedoch nicht immer möglich oder erwünscht sein, die Turbinentemperatur oder die Abgastemperatur zusammen mit dem Verdichterdruck zu überwachen.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Schutzsystem für Abdrosselung für ein Gasturbinen-Triebwerk zu schaffen, das eine tatsächliche Abdrosselung des Verdichters von einem schnellen Abfall des Verdichterdruckes unterscheiden kann, wie er bei einer Abbremsung des Triebwerkes oder bei einer kurzzeitigen, vorübergehenden Schwankung auftritt, ohne hierbei gleichzeitig die Temperatur der Turbine oder des Abgases zu überwachen. Dabei liefert das System noch einen automatischen Korrekturvorgang zur Behebung der Abdrosselung.
Erfindungsgemäß wird ein Schutzsystem gegen Abdrosselung für ein Gasturbinen-Triebwerk des Typs mit einem Verdichter, einem Brenner, einer Turbine und auch eimern Abgas-
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kanal geschaffen, welche strömungsmäßig in Reihe geschaltet sind. Das System enthält Einrichtungen zur Messung des Druckes am Verdichter und zur Erzeugung eines elektrischen Ausgangssignals entsprechend dem tatsächlich gemessenen Verdichterdruck. Ein Differentiations glied erhält das Ausgangssignal von der Meßeinrichtung und differenziert es zur Erzeugung eines Ausgangssignals, welches die Anderungsgeschwindigkeit des Verdichterdruckes anzeigt. Ein Detektor für die Steigung vergleicht die Änderungsgeschwindigkeit des Verdichterdruckes mit einem Geschwindigkeitsbezugssignal, welches die maximale Geschwindigkeit anzeigt, die bezüglich der Verminderung des Verdichterdruckes während eines AbbremsVorganges zu erwarten ist. Wenn die tatsächliche Verringerungsgeschwindigkeit des Verdichterdruckes diese Bezugsänderungsgeschwindigkeit übersteigt, dann liefert ein Integrationsteil eine zeitliche Integration der Änderungsgeschwindigkeit des Verdichterdruckes. Ein Druckdetektor vergleicht dann die tatsächliche Änderung des Verdichterdruckes vom Integrationsteil mit einem zweiten Bezugssignal, das einer Mindeständerung des Verdichterdruckes entspricht, die eine Abdrosselung des Verdichters anzeigt. Es sind Einrichtungen vorgesehen zur Regelung des Brennstoffzuflusses zum Brenner, wenn die tatsächliche Änderung des Verdichterdruckes dieses zweite Bezugssignal übersteigt.
Die Abbildung zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Schutzsystems gegen Abdrosselung in der Verbindung mit einem typischen Gasturbinen-Triebwerk. Das Gasturbinen-Triebwerk 10 umfaßt ein zylindrisches Gehäuse 12 mit einem Verdichter 14, der ein Verdichter des Axialstromtyps sein kann und benachbart zum vorderen Ende desselben drehbar im Gehäuse gelagert ist. Der Verdichter 14 erhält Luft über einen lcreisringförmigen Lufteinlaß l6 und liefert verdichtete Luft an eine Brennkammer 18. Im Innern
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der Brennkammer l8 wird Brennstoff mit Luft verbrannt und die entstehenden Verbrennungsgase werden durch eine Auslaßdüsen- oder LeitSchaufelstruktur 20 zu den Rotorlaufschaufeln 22 eines Turbinenrotors 24 zum Antrieb des Rotors geleitet. Eine Welle 26 verbindet den Turbinenrotor 24 antriebsmäßig mit dem Verdichter 14. Von den Turbinenlaufschaufeln 22 treten die Abgase nach rückwärts durch einen Abgaskanal 27 und eine Abgasdüse 28 in die umgebende Atmosphäre aus und das Gasturbinen-Triebwerk erhält hierdurch einen Antriebsschub in Vorwärtsrichtung. Die bisher beschriebene Struktur einer Gasturbine ist üblich.
Der Brennkammer l8 wird aus einer Vielzahl von umkreisförmig beabstandeten Brennstoffdüsen 30 Brennstoff zugeführt. Diese erhalten einen einlaßseitigen Brennstoffzufluß von einer Hauptbrennstoffsteuerung "}k überfeine Verbindungsleitung 32. Der Zustrom von Brennstoff durch die Leitung 32 kann durch ein Ventil 36 unterbrochen werden, das in einer noch nachstehend im einzelnen erläuterten Weise gesteuert und betrieben werden kann.
Das Schutzsystem gegen Abdrosselung gemäß, der Erfindung enthält einen Druckwandler 38, der beispielsweise ein Dehnungsmeßfühler sein kann und über eine Leitung 40 zur Aufnahme des auslaßseitigen Luftstroms vom Verdichter angeschlossen sein kann, wobei der Einlaß dieser Leitung 40 in geeigneter Weise an der Auslaßseite des Verdichters l4 angeordnet ist. Der Druckwandler 38 enthält vier Widerstände 48, 50, 52 und 54, die in einer Brückenschaltung angeordnet sind, die durch positive und negative Versorgungsspannungen V und V über entsprechende Verbin-'
ο + ο —
dungswiderstände 44 und 46 beaufschlagt sind. Das Ausgangssignal vom Druckwandler 38 wird einem Verstärker 56 zugeleitet. Dieser enthält einen Operatorverstärker oder Rechenverstärker 58 zusammen mit einem Rückkopplungswiderstand 60, der für die Einstellung des Verstärkungsgrades
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so ausgewählt wird, daß die Schwankungen in verschiedenen Druckwandlern ausgeglichen sind. Das Ausgangssignal vom Verstärker 5° wird über einen Reihenwiderstand 66
an einen Differenzierungsteil 62 geleitet, der einen
Kondensator 64 umfaßt. Das Signal von dem Differenzierglied 62 wird dann verstärkt und umgekehrt durch eine
Schaltung 68 mit Verstärker und Umkehrung. Diese enthält einen Rechenverstärker 70 zusammen mit einem Rücklopplungswiderstand 7lt und einem Rückkopplungskondensator 76, die parallel geschaltet sind. Ein Eingang zum
Rechenverstärker 70 ist mit der Spannung für die Basislinie 0 über einen Reihenwiderstand 72 verbunden. Diese Spannung fürjdie Basislinie 0 ist in konventioneller Weise als Erdpotential dargestellt. Es ist jedoch ersichtlich, daß an Bord eines Luftfahrzeuges bei einem Gasturbinentriebwerk keine physische Verbindung mit Erde vorhanden sein kann.
Weiterhin ist eine Neigungsdetektorschaltung 78 enthalten mit einem Rechenverstärker 80, bei dem ein Eingang
in Reihe geschaltet ist zum Empfang des Ausgangssignals von dem Verstärker 68 über einen Reihenwiderstand 90.
Der andere Eingang zum Rechenverstärker 80 erfolgt über einen Reihenwiderstand 86 von einem Bezugsglied mit den Widerständen 82, 84 und einem Potentiometer 88, die in
Reihe zwischen die Vers or gungs spannung V und der Span-· nung für die Basislinie 0 geschaltet sind. Weiterhin ist ein Prüfsehalter 79 vorhanden, dessen Verwendung noch aus der nachstehenden Erläuterung ersichtlich ist. Das Ausgangssignal des Rechenverstärkers 80 wird über einen
Reihenwiderstand 9^ und eine in Reihe liegende Diode 96 geleitet, wobei die Anodenseite der Diode zum Eingang
des Neigungsdetektors 78 über einen Parallelwiderstand
92 zurückgeführt ist.
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Das Ausgangssignal des Neigungsdetektors 78 wird zu einem Integrationsteil 98 geführt, das einen Rechen verstärker 100 in Parallelschaltung mit einer Diode 102 und einem Kondensator 104 besitzt. Ein Eingang des Rechenverstärkers 100 ist über einen Widerstand 101 mit der Spannung für die Basisliiiio 0 verbunden. Das Ausgangssignal vom Integrationsteil 98 wird einem Druckdetektor 106 zugeleitet. Dieser enthält einen Rechenverstärker 116 und ein Bezugswiderstandsnetzwerk mit den Widerständen 108 und 110 und einem Potentiometerll4, die in Reihe zwischen die Versorgungsspannung V und die Spannung für die Basislinie 0 geschaltet sind. Der Schleifer des Potentiometers 114 ist über einen Reihenwiderstand 112 mit einem Eingang des Rechenverstärkers 116 verbunden, wobei ein zweiter Reihenwiderstand II8 das Ausgangssignal vom Integrationsteil 98 mit dem gleichen Eingangsanschluß des Rechenverstärkers II6 verbindet. Der andere Eingangsanschluß des Rechenverstärkers 116 ist über einen Reihenwiderstand 120 mit der Spannung für die Basislinie 0 verbunden.
Das Ausgangssignal vom Druckdetektor I06 wird über eine Reihenschaltung einer Diode 122, einer Zener-Diode 124 und eines Widerstandes 128 an das Gitter eines gesteuerten Siliziumgleichrichters 126 geführt. Die Triggerelektrode des gesteuerten Siliziumgleichrichters 126 ist ebenfalls über einen Parallelwiderstand 130 mit der negativen Versοrgungsspannung V verbunden. In Reihe mit dem gesteuerten Siliziumgleichrichter 126 und zwischen der positiven Versorgungsspannung V und der negativen Versorgungsspannung V _ ist ein ReMs 132 zusammen mit einem Rückstellschalter 136 vorgesehen, dessen Arbeitsweise noch aus der nachstehenden Erläuterung ersichtlich ist. Weiter hin kann eine Diode 134 parallel zur Spule des Relais vorgesehen sein.
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Das Relais 132 enthält eine Vielzahl von Kontakten 133, die in Parallelschaltung und Reihenschaltung mit Kontaktüberschuß (redundant) so verbunden sind, daß sie normalerweise geschlossen sind, wenn die Spule des Relais 132 nicht zugeschaltet ist. In Reihenschaltung mit den Kontakten 133 ist eine Wechselstromquelle 1^0 so verbunden, daß sie beim Schließen eines Steuerschalters I38 für die Leistung einen Elektromagneten 1^2 betätigt. Diese Magnetspule 142 steuert ihrerseits das Ventil 36 so, daß der Brennetoffzufluß zu den Brennstoffdüsen 30 entweder geöffnet oder gesperrt wird.
Wie bereits zuvor erläutert, kann die plötzliche Abbremsung eines Gasturbinen-Triebwerkes zu einer Verdichterabdrosselung führen, wobei der Auslaßdruck P3 des Verdichters zunächst einen kritischen Wert übersteigen kann und dies zu einer anschließenden drastischen Verminderung des Auslaßdruckes am Verdichter und der Luftzulieferung am Brenner führen kann. Wenn ein solcher Zustand nicht festgestellt wird und weiterhin fortbesteht, dann können die Brennertemperaturen und die im Verdichter induzierten Vibrationsbelastungen groß genug werden, um eine Beschädigung des Gasturbinen-Triebwerkes zu verursachen. Der Zustand kann dadurch gemildert werden, daß zeitweilig der Brennstoffzufluß zum Brenner so lange gesperrt wird, bis der Abdrosselungszustand behoben ist. Zu diesem Zeitpunkt kann dann der Brennstoffzufluß zum Brenner wieder hergestellt werden. Das schnelle Absinken des Auslaßdruckes P3 bei einer Abdrosselung des Verdichters hat dazu geführt, daß der Auslaßdruck P3 oder das Druckverhältnis P3/P2 am Verdichter als Anzeige der Abdrosselung des Verdichters überwacht wurde. Ein schnelles Absinken des Auslaßdruckes P3 am Verdichter kann jedoch auch auftreten, wenn das Triebwerk plötzlich gebremst wird und hierdurch kann sich eine falsche Anzeige einer Abdrosselung des Verdichters ergeben. Weiterhin können andere kurzzeitige Änderungen
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im Auslaßdruck P3 des Verdichters vorhanden sein, welche die normale Druckänderungsgeschwindigkeit für ein schnell abgebremstes Triebwerk übersteigen, jedoch keine anhaltende Auswirkung besitzen und daher keine Anzeige für einen abgedrosselten Verdichter bilden. Das erfindungsgemäße Schutzsystem gegen Abdrosselung schließt jedoch eindeutig solche falschen Anzeigen einer Abdrosselung des Verdichters dadurch aus, daß zunächst die Änderung des Auslaßdruckes P3 am Verdichter überwacht und anschließend die Verminderung des Auslaßdruckes P3 am Verdichter errechnet und mit einem Bezugssignal verglichen wird, welches die schnellste Verminderungsgeschwindigkeit anzeigt, die während einer normalen Abbremsung des Triebwerkes erwartet werden könnte. Dann wird die Verringerungsgeschwindigkeit für den Druck integriert und mit einem zweiten Bezugswert verglichen, welcher die Mindeständerung des Auslaßdruckes am Verdichter anzeigt, die auftreten muß, bevor gesagt werden kann, daß der Verdichter wirklich abgedrosselt wurde. Auf diese Weise können schnelle Änderungen des Auslaßdruckes am Verdichter beseitigt werden, welche einerseits die normale Änderungsgeschwindigkeit für das Abbremsen des Triebwerkes übersteigen und andererseits keine ausreichend lange anhaltende Auswirkung besitzen, um ein tatsächliches Abdrosseln des Verdichters daeustellen.
Während des Betriebes des Triebwerkes überwacht der Druckwandler 38 den Auslaßdruck am Verdichter und liefert ein elektrisches Ausgangssignal, dessen Wert in Beziehung zu dem tatsächlich vorhandenen Auslaßdruck am Verdichter ist. Das ^usgangssignal vom Druckwandler 38 wird dann von dem Verstärker 56 auf einen Signalwert verstärkt, der durch den Widerstand 60 bestimmt ist. Anschließend wird das Signal durch das Differenzierglied 62 differenziert, um ein Signal für die tatsächliche Änderungsgeschwindigkeit des Druckes P3 am Verdichterauslaß zu erzeugen. Das Signal wird dann von der Schaltung 68 verstärkt und umgekehrt, wobei der
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Widerstand 7k und der Kondensator 76 zusammen mit dem Widerstand 66 und dem Kondensator Sk ein Filter mit doppelter Eckfrequenz (double JLag break filter) von etwa 190 Grad Bogenmaß (190 radians) bilden und auf diese Weise irgendwelche Rauschsignale beseitigen, die von dem Differenzierglied 62 erzeugt werden können.
Anschließend wird die Anderungsgeschwindigkieit des Auslaßdruckes am Verdichter mit einer Bezugsspannung verglichen, welche die maximale Geschwindigkeit anzeigt, niit der eine Verringerung des Auslaßdruckes am Verdichter während des normalen Abbremsens des Gasturbinen-Triebwerkes zu erwarten ist. Wenn die Verringerungsgeschwindigkeit des Auslaßdruckes des Verdichters kleiner ist als diese Bezugsgeschwindigkeit, dann wird das Ausgangssignal von dem Steigungsdetektor 78 eine negative Polarität besitzen. Wenn' jedoch die Verringerungsgeschwindigkeit des Auslaßdruckes des Verdichters diese Bezugsgeschwindigkeit übersteigt, dann wird das Ausgangesignal von dem Neigungsdetektor 78 auf eine positive Polari-tät umschalten. Während das Ausgangssignal vom Steig^-ungsdetektor 78 negativ ist und damit anzeigt, daß die Bezugsgeschwindigkeit nicht überschritten wurde, bleibt das Ausgangssignal von dem Integrationsteil 98 durch die Dioden 102 und 96 auf einem Wert von etwa 0,5 Volt festgelegt. Wenn das Ausgangssignal von dem Steigungsdetßktor 78 auf eine positive Polarität wechselt und damit· anzeigt, daß die Bezugsgeschwindigkeit überschritten wurde, dann sperrt die Diode 96 das Signal vom Rechenverstärker 80 und das Ausgangssignal des Rechenverstärkers 100 wird in einer negativen Richtung integriert. Die tatsächliche Integrationsgeschwindigkeit wird durch den Kondensator 104 und den Widerstand 92 und die Amplitude des Ausgangssignals vom Umkehrverstärker bestimmt. Das zeitliche Integral des Geschwindigkeitssignals für den Auslaßdruck P3 am Verdichter stellt den tatsächlichen Druckabfall während desjenigen Zeitraumes dar,
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der mit der ursprünglichen Umschaltung des Steig __ungsdetektors 78 auf eine positive Polarität beginnt.
Der Druckdetektor 106 bestimmt die Mindeständerung im Auslaßdruck P3 des Verdichters vor der Unterbrechung des Brennstoffzuflusses zur Brennstoffdüse 30 durch das Ventil 36. Die Bezugsspannung, welche der Mindeständerung des Auslaßdruckes am Verdichter für eine Abdrosselung des Verdichters entspricht, kann durch das Potentiometer 114 eingestellt werden. Wenn das Ausgangssignal vom Integrationsteil 98 auf eine negative Polarität integriert ist, die ausreichend ist, um die Bezugsspannung vom Potentiometer Il4 zu· überwinden, dann schaltet das Ausgangssignal vom Druckdetektor IO6 auf einen hohen positiven Spannungswert um. Diese Ausgangsspannung bewirkt wiederum ein Zünden des gesteuerten Siliziumgleichrichters 126 und damit die Zuschaltung der Spule des Relais ♦ 132.
Da die Kathode des gesteuerten Siliziumgleichridters 126 auf einer negativeren Spannung liegt als das Ausgangssignal vom Druckdetektor IO6, wird es notwendig, eine Zener-Diode 124 mit einer ausreichenden Spannungsdifferenz- zu wählen, die nur dann den Stromfluß durch den Widerstand 130 gestattet, wenn das Ausgangssignal vom Druckdetektor 106 beträchtlich über die Spannung für die Basislinie 0 ansteigt. Wenn der gesteuerte Silizium-Gleichrichter 126 einmal gezündet ist, läßt er so lange Strom durch, bis er von Hand durch Drücken des Rückstellschalters I36 (reset) unterbrochen wird. Auf diese Weise wird das Relais 132 bei der Feststellung einer Abdrosselung in seiner Betriebsstellung verriegelt und bleibt in diesem Zustand so lange, bis es von Hand wieder gelöst wird. Es ist auch leicht ersichtlich, daß der Rückstellschalter I36 mit einem nicht gezeigten automatischen Verzögerungskreis er-
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setzt werden könnte, welche nach irgendeiner vorgeschriebenen Zeitdauer nach der anfänglichen Feststellung einer Abdrosselung den gesteuerten Silizium-Gleichrichter 126 zurückstellt.
Die Kontakte 133 des Relais 132 sind in Parallel-Reihenanordnung geschaltet und sind normalerweise geschlossen, wenn die Spule des Relais 132 nicht mit Strom versorgt ist. Der Leistungsschalter I38 kann von Hand geschlossen werden, um aus der Wechselstromquelle l40 dem Elektromagneten lkZ Leistung zuzuführen, das einen integralen Bestandteil des Ventils 3& bilden kann. Wie ersichtlich, ist das Ventil 36 normalerweise geöffnet und gestattet den Zufluß von Brennstoff zu den Brennstoffdüsen 30, wenn der Elektromagnet 1^2 mit elektrischer Leistung versorgt ist. Das Eintreffen eines Signals für die Abdrosselung bewirkt jedoch eine Zündung des gesteuerten Siliaium-Gleichrichters Ii?6 und damit eine Zuschaltung der Spule des Relais 132 und ein Öffnen der Kontakte 133, so daß der Elektromagnet 142 stromlos gemacht wird und das Ventil 36 geschlossen wird. Der Zufluß von Brennstoff zum Brenner l8 wird damit durch Auslösung(oder den Beginn) einer Abdrosselung des Verdichters unterbrochen und bleibt so lange unterbrochen, bis der Rückstellschalter von Hand zurückgestellt wird.
Der Prüfschalter 79 kann verwendet werden, um die erfindungsgemäße Schutzeinrichtung gegen Abdrosselung beim ursprünglichen Anfahren des Gasturbinen-Triebwerkes 10 zu überprüfen. Durch Drücken des Rückstellschalters 79 kann ersichtlicherweise die Bezugsspannung des Steigungsdetektors 78 wesentlich unter den Wert verringert werden, der normalerweise während normaler Bremsvorgänge die maximal zulässige Änderungsgeschwindigkeit des Auslaßdrukkes am Verdichter anzeigt. Daher kann ein Pilot nach dem
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Anlassen seiner Triebwerke und vor dem Start die Schutzeinrichtung gegen Abdrosselung dadurch überprüfen, daß er erst den Prüfschalter 79 drückt und dann das Triebwerk 10 schnell beschleunigt und abbremst, worauf dann das Ventil 36 schließen sollte, wie dies auch während einer normalen Abdrosselung des Verdichters geschieht. Nachdem der Pilot bestätigt hat, daß die Schutzeinrichtung gegen Abdrosselung richtig arbeitet, muß er dann vor dem Start den Prüfschalter 79 freigeben und damit die Bezugsspannung des Steigungsdetektors 78 auf ihren ursprünglichen Pegelwert zurückführen, welcher die maximale Geschwindigkeit für einen normalen Abbremsvorgang des Triebwerkes anzeigt.
Vorstehend wurde eine bevorzugte Ausführungsform in einem bevorzugten Anwendungsfall für die vorliegende Erfindung abgebildet und beschrieben. Der Fachmann wird jedoch verstehen, daß viele Abwandlungen, Austauschlösungen und Änderungen an dieser Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne den Hauptgedanken der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise wurde das Schutzsystem gegen Abdrosselung im Zusammenhang mit einem für ein Luftfahrzeug verwendeten Gasturbinen-Triebwerk beschrieben. Es könnte jedoch auch auf ein Gasturbinen-Triebwerk angewendet werden, welches für andere Zwecke Verwendung findet, beispielsweise für Antriebszwecke in einem Wasserfahrzeug oder als Pumpe in einer Pipeline. Vorstehend wurde ein Gasturbinen-Triebwerk des Turbostrahltyps beschrieben und abgebildet. Es könnten jedoch auch andere Gasturbinen-Triebwerke wie ein Turbowellentriebwerk oder ein Turbo-Gebläsetriebwerk zusammen mit der Schutzeinrichtung gegen Abdrosselung gemäß der Erfindung verwendet werden. Weiterhin wurden vorstehend getrennte Verstärkerkreise 561 08 gezeigt. Es kann jedoch ohne weiteres möglich sein, in Abhängigkeit von dem Verstärkungsgrad des gewählten Druckwandlers diese Verstärkerkreise vollständig zu beseitigen.
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Claims (7)

  1. - i4 -
    Patentansprüche
    Schutzsystem gegen Abdrosselung für ein Gasturbinen-Triebwerk des Typs mit einem Verdichter, Brenner, Turbine und Abgaskanal, die strömungsmäßig in Reihe geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt:
    eine Einrichtung (38,56) zur Messung des Verdichterdruckes und zur Erzeugung eines elektrischen Ausgangssignals entsprechend dem tatsächlich gemessenen Verdichterdruck ,
    ein Differenzierglied (62) zur Differenzierung des Ausgangssignals von der Meßeinrichtung (38,56) und zur Erzeugung eines Ausgangssignals entsprechend der Änderungsgeschwindigkeit des Verdichterdruckes, einen Steigungsdetektor (78) zum Vergleich der Änderung sgeschwindigkeit des Verdichterdruckes mit einem Bezugsgeschwindigkeitssignal für die maximale Geschwindigkeit, welche für die Verringerung des Verdichterdrukkes im normalen Betrieb zu erwarten ist, ein Integrationsteil (98) zur Erzeugung eines zeitlichen Integrals der Druckänderungsgeschwindigkeit des Verdichters, wenn die tatsächliche VerringerungSgpschwindigkeit des Verdichterdruckes den Bezugswert der Geschwindigkeit
    übersteigt,
    ein Druckdetektor (106) zum Vergleich der tatsächlichen Änderung des Verdichterdruckes vom Integrationsteil mit einem zweiten Bezugssignal, das eine Mindeständerung des Verdichterdruckes entsprechend einer Abdrosselung des Verdichters anzeigt,
    und eine Einrichtung (126,132, lA2,36) zur Regelung des Brennstoffzuflusses zum Brenner (l8), wenn die tatsächliche Änderung des Verdichterdruckes das zweite Bezugssignal übersteigt.
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  2. 2. Schutzsystem gegen Abdrosselung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Regelung des Brennstoffzuflusses zum Brenner enthält:
    einen gesteuerten Siliziumgleichrichter (126), der zur Zündung bei Erhalt eines Signals vom Druckdetektor (±06) geschaltet ist, das eine tatsächliche Änderung des Verdichterdruckes anzeigt, welche das zweite Bezugssignal übersteigt,
    ein Relais (132) in Reihenschaltung mit dem gesteuerten Silizium-Gleichrichter (126), das beim Zünden des gesteuerten Silizium-Gleichrichters zuschaltbar ist, wobei das Relais (132) mindestens einen Kontakt (133) enthält, der sich beim Zuschalten des Relais öffnet,
    und ein elektromagnetisch gesteuertes Ventil (35) Unterbrechung des Brennstoffzuflusses zum Brenner (lö) bei der Öffnung der Relaiskontakte (133)·
  3. 3. Schutzsystem gegen Abdrosselung nach Anspruch 2, da durch gekennzeichnet, daß weiterhin eine Diode (122), eine Zener-Diode (124) und ein Widerstand (128) in Reihenverbindung zwischen dem Druckdetektor (1O6) und dem Gitter des gesteuerten Silizium-Gleichrichters (126) zusammen mit einem zweiten Widerstand (I30) zur Verbindung des Gitters und der Kathode des gesteuerten Silizium-Gleichrichters vorhanden ist, wobei die Zener-Diode (124) eine ausreichende Spannungsdifferenz besitzt, um einen Stromfluß durch den zweiten Widerstand (130) nur dann zu gestatten, wenn das Ausgangssignal vom Druckdetektor (106) wesentlich über 0 Volt ansteigt.
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  4. 4. Schutzsystem segen Abdrosselung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steigungsdetektor (78) einen Rechenverstärker (80) enthält, bei dem ein Eingang in Reihe zum Empfang des Ausgangssignals von dem Differenzierglied (62) über einen Reihenwiderstand (90) geschaltet ist, der andere Eingang zur Aufnahme des ersten Bezugsgeschwindigkeitssignals über einen zweiten Reihenwiderstand (86) von einem Bezugswiderstandsnetzwerk (82,84,88) geschaltet ist, das zwischen eine Spannungsversorgung geschaltet ist, wobei der Ausgang des Rechenverstärkers (80) durch einen dritten Reihenwiderstand (94) und eine Reihendiode (96) gerichtet ist, wobei die Anodenseite der Diode über einen Parallelwiderstand zurück zum Eingang des Steigungsdetektors (78) geführt ist, und
    der Integrationsteil (98) einen zweiten Rechenverstärker (lOO) in Bnrallelschaltung mit einer Rückkopplungsund einem RückkopplungsRondensator (104) diode (102 )"Tb~esitzt, so daß bei Vorhandensein einer Verminderungsgeschwindigkeit des Verdichterdruckes, welche kleiner ist als das Bezugsgeschwindigkeitssignal, das Ausgangssignal vom Steigungsdetektor (78) eine negative Polarität besitzt und das Ausgangssignal vom Integrator (98) durch die erste Diode und die Rückkopplungs-Diode auf einem vorgegebenen Spannungswert festgelegt bleibt, und das Ausgangssignal vom Steigungsdetektor (78) bei Überschreiten des Bezugsgeschwindigkeitssignals durch die Verringerungsgeschwindigkeit des Verdichterdruckes auf eine positive Polarität schaltet und eine Integration des zweiten Rechenverstärkers (lOO) in einer gegebenen Richtung bewirkt, wobei die tatsächliche Integrationsgeschwindigkeit durch den Rückkopplungskondensator (104) und den Parallelwiderstand und die Amplitude des Ausgangssignals vom Diffe,-renzierglied (62) bestimmt ist.
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  5. 5· Schutzsystem gegen Abdrosselung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es enthält:
    eine Umkehrverstärkerschaltung (68) in Reihenverbindung zwischen dem Differenziergleid (62) und dem Steigungsdetektor (78)1 wobei diese· Umkehrverstärkerschaltung einen dritten Rechenverstärker (70) mit einem Rückkopplungswiderstand (74) und einen zweiten parallel geschalteten Rückkopplungskondensator (76) besitzt und ein Eingang des dritten Rechenverstärkers (70) über einen vierten Reihenwiderstand (72) mit der Spannung 0 Volt verbunden ist, und ein Verstärker (56) in Reihe zwischen die Druckmeßeinrichtung (38) und das Differenz!erglied (62) geschaltet ist, wobei der zweite Verstärker einen vierten Rechenverstärker (58) enthält, sowie einen zweiten Rückkopplungswiderstand (60) und ein fünfter Reihenwiderstand (66) in Reihenschaltung zwischen dem Verstärker (56) und dem Differenzierglied (62) liegt.
  6. 6. Schutzsystem gegen Abdrosselung nach Anspruch 5j dadurch gekennzeichnet, daß das Differenzierglied (62) einen Kondensator (64) enthält und der erste Rückkopplungswiderstand und der zweite Rückkopplungskondensator mit dem fünften Reihenwiderstand (66) und dem Differenzierglied-Kondensator (64) zusammen ein Filter mit doppelter Eckfrequenz bei etwa I90 Grad Bogenmaß (I90 radians) bilden.
  7. 7. Schutzsystem gegen Abdrosselung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckdetektor (IO6) enthält:
    einen Rechenverstärker (II6), bei dem ein Eingang zur Aufnahme des Ausgangssignals vom Integrationsglied (98) zusammen mit dem zweiten Bezugssignal über einen zweiten
    509815/0385
    Reihenwiderstand von einem Bezugswiderstandsnetzwerk (108,110,Il4) geschaltet ist, wobei das letztere zwischen eine Spannungsquelle geschaltet ist, und das Ausgangssignal vom Druckdetektor (IO6) an das Gitter eines gesteuerten Silizium-Gleichrichters (i26) in der Regeleinrichtung für den Brennstoffzufluß geführt ist.
    50981 5/0385
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