DE2530305A1

DE2530305A1 - Kraftstoffregelsystem fuer gasturbinentriebwerke

Info

Publication number: DE2530305A1
Application number: DE19752530305
Authority: DE
Inventors: Richard John Eves
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1974-07-09
Filing date: 1975-07-08
Publication date: 1976-01-29
Also published as: FR2277980B1; GB1520412A; IT1040851B; JPS6045295B2; FR2277980A1; US3956884A; DE2530305C2; JPS5131317A

Description

COHATJSZ & FLORACK

PATB NTANWALTS B OR O 13-4 DÜSSELDORF . SCIiUMANNSTR. 97

PATE SJTANWALTE:
Dipl.-Ing. W. COHAUSZ - Dipl.-Ing. W. FLORACK · Dipl.-Ing. R. KNAUF - Dr.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing. A. GERBER - Dipl.-Ing. H. B. COHAUSZ

7. Juli 1975

Anmelder: Lucas Industries Limited, Great King Street,

Birmingham / England

Kraftstoffregelsystem für Gasturbinentriebwerke

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffregelsystem für Gasturbinentriebwerke mit einem Drehzahlregler und einer Einrichtung, die den Drehzahlregler mit einem Geschwindigkeitsbezugssignal versorgt und die einen Beschleunigungsregler umfaßt, wodurch eine Begrenzung nach dem Grad der Zunahme des Bezugssignals in Abhängigkeit von vorherrschenden Triebwerksbedingungen erzielt wird.

Aus der Gb-PS 946 111 ist ein Kraftstoffregelsystem der genannten Art bekannt, bei dem das Bezugssignal in einem elektronischen Integratorschaltkreis anfällt, der ein durch Vergleich der Solldrehzahl mit der Istdrehzahl abgeleitetes Fehlersignal integriert, das mit Hilfe eines mit Temperatur- und Drucksignalen von im Triebwerk vorgesehenen Umwandlern versorgten Punktionsgenerator begrenzt wird.

Es ist auch vorgeschlagen worden, den das Pehlersignal in form der Differenz zwischen einem Ist-Geschwindigkeitssignal des Triebwerks und dem Bezugssignal begrenzenden Punktionsgenerator zu steuern. Durch eine Analyse des Systems glaubte

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man jedoch festgestellt zu haben, daß das System in Militärmaschinen dann unter Umständen zu empfindlich ansprechen kann, wenn die Kraftstoffversorgung während des Einsatzes der Bordfeuerwaffen plötzlich reduziert wird. Nach dem Einsatz der Bordfeuerwaffen würde die Differenz zwischen dem Ist-Geschwindigkeitssignal und dem Bezugssignal größer sein als dies bei normaler Beschleunigung und unkontrollierter Beschleunigung der Fall wäre.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein System der genannten Art so auszubilden, daß die Einflüsse dieser möglichen Nachteile eleminiert oder zumindest wesentlich reduziert werden.

Das Kraftstoffregelsystem gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch einen Integrator, einen ersten Differenzverstärker, der das Ausgangssignal des Integrators mit einem Nachfragesignal entsprechend dem geforderten Wert eines Triebwerksparameters vergleicht, einen die Ausgangsklemme des ersten Differenzverstärker mit der Eingangsklemme des Integrators verbindenden Begrenzungsschaltkreis und einen zweiten Differenzverstärker für den Vergleich des Ausgangssignals des Integrators mit einem Signal, das dem Ist-Wert des Triebwerksparameters entspricht, wobei der Begrenzungsschaltkreis durch das Ausgangssignal des zweiten Differenzverstärkers regelbar ist zwecks Einschränkung der am Ausgangssignal des Differenzverstärkers anliegenden Grenzwerte, wenn· sich das Ausgangssignal des zweiten Differenzverstärkers erhöht, und zwecks Verringerung des am Integrator anliegenden Eingangssignals auf einen negativen Wert (das Ausgangssignal des Integrators zu verkleinein), wenn das Aus gangs signal d?s zweiten Differenzverstärker einen vorbestimmten Wert überschreitet.

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Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltdiagramm des erfindungsgemäßen Kraftstoffregelsystems,

Fig. 2 eine grafische Darstellung des Ausgangssignals eines Funktionsgenerators, wie er in den System nach Fig. 1 verwendet wird, und

Fig. 3 ein Schaltdiagramm des Funktionsgenerators nach Anspruch 2.

Das Regelsystem umfaßt einen ersten Differenzverstärker 1O₉ dessen Ausgangsklemme an eine Eingangsklemme eines Begrenzungsschaltkreises 11 angeschlossen ist, der eine mit der Eingangsklemme des Integrators 12 verbundene Ausgangsklemme aufweist. Die eine Eingangsklemme des Differenzverstärkers 10 liegt an einem Bedienungsregler 13 an, der den Verstärker mit einem Geschwindigkeitsbezugssignal versorgt. Das andere Eingangssignal am Verstärker 10 stammt von der Augangsklemme des Integrators 12. Im Gleichgewichtszustand entspricht das Ausgangssignal des Integrators 12 dem Geschwindigkeitsnachfragesignal, so daß das Ausgangssignal des Verstärkers 10 gleich Null ist.

Der Integrator 12 legt ein Gesehwindigkeitsbezugssignal an einen Kraftstoffregler 14 an, der ein Regelgerät umfaßt, das den Brennstofffluß vom Triebwerk 16 verändert, damit die Triebwerksdrehzahl einen Wert annimmt, der dem Geschwindigkeitsbezugssignal entspricht. Das Gesehwindigkeitsbezugs-

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signal liegt ebenfalls an einem zweiten Differenzverstärker 15 an, mit dessen Hilfe der Begrenzungsschaltkreis 11 mit einem Steuersignal versorgt wird. Der Verstärker 15 vergleicht das Bezugssignal mit einem von einem Umwandler in dem Triebwerk 16 stammenden Ist-Geschwindigkeitssignal.

Der Begrenzungsschaltkreis 11 weist zwei Funktionsgeneratoren F₁, Pp auf, die jeweils für die Ab- und Zunahme der Geschwindigkeit Grenzsignale liefern. Jeder Funktionsgenerator hat seine Ausgangsklemme mit einem Widerstandsnetzwerk verbunden, das den Verstärker 10 über eine Diode 17, 18 mit dem Integrator 12 verbindet. Die Diode IJ ist derart angeschlossen, daß das Eingangssignal des Integrators 12 nicht negativer werden kann als das durch den Funktionsgenerator F₁ erzeugte Signal. Die Diode 18 befindet sich der Diode 17 gegenüber und ist so angeschlossen, daß das Eingangssignal des Integrators das Ausgangssignal des Generators Fp nicht überschreiten kann.

Da der Generator F₁ nicht Gegenstand vorliegender Erfindung ist, wird nur die Charakteristik des Generators Pp in Fig. 2 wiedergegeben. In dieser grafischen Darstellung ist auf der' Abzisse das durch den Verstärker 15 erzeugte Fehlersignal in Prozenten des Maximumbezugssignals abgetragen. Die Ordinate gibt die erlaubte Höchstangabe der Zunahme des Augangssignals des Integrators 12 wieder.

Setzt man voraus, daß das Fehlersignal stets Null ist, d.h., vorausgesetzt, das Ist-Geschwindigkeitssignal kann mit dem Bezugssignal Schritt halten, dann beträgt somit die maximale Anstiegrate 3 % pro Sekunde (wobei der Prozentsatz zum maximalen Geschwindigkeitsbezugssignal steht). Mit Abnahme des Fehlersignals nimmt auch die Steigungrate ab, und zwar zunächst in relativ geringem Maße und im Anschluß daran in einem hohen Maße, so daß bei einem Fehler von über 1,6 % die Kurve negativ wird.

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Fig. 3 zeigt einen möglichen Schaltkreis für den Funktionsgenerator 2. Der dargestellte Schaltkreis umfaßt zwei Arbeitsverstärker 19, 20, die als Differenzverstärker an die Ausgangsklemme des Differenzverstärkers 15 angeschlossen sind, der über Widerstände 21, 22 mit den Umkehreingangsklemmen der Verstärker 19, 20 in Verbindung steht. Die vorhandenen Rückkopplungswiderstände 23 ₃ 24 sind so gewählt, daß der Kurvenverlauf von Fig. 2 einen flachen und steilen Abschnitt aufweist. Eine Bezugsspannung Vref liegt an einem Widerstandsnetzwerk, das verschieden gepolte Spannungen an die nicht invertierenden Eingangsklemmen der beiden Verstärker 19, 20 liefert. Der Schaltkreis weist ferner einen Spannungskaperator 25 auf, der bei einem Null-FehTersignal den steilen Abfall der Kurve bewirkt. Der Komperator 25 und die Verstärker 19 ₃ sind mit ihren Ausgangsklemmen über Dioden 26,27»28 an der Anode einer Diode 18 angeschlossen (die gegebenenfalls weggelassen werden kann).

Wenn im Betrieb das Geschwindigkeit fordernde Signal sprunghaft ansteigt, beträgt die Anstiegsrate zunächst 3 %» nimmt aber mit zunehmendem Geschwindigkeitsfehlersignal ab. Für Beschleunigungsraten, die niedriger als der vom Funktionsgenerator Fp gesetzte Wert sind (was z.B. der Fall ist, wenn die Beschleunigung mit einer langsam zunehmenden Verstellbewegung am Geschwindigkeitssteuerorgan gesteuert wird), kann angenommen werden, daß die Steuerung der Anstiegsrampe direkt durch den Verstärker 10 erfolgt.

Wenn das Fehler_signal zwischen dem vorgegebenen Geschwindigkeitssignal und dem wirklichen Geschwindigkeitssignal 1,6 % übersteigt, übernimmt der Generator F„ die Steuerung sogar bei sich nicht ändernden Laufbedingungen und bewirkt, daß das vorgegebene Geschwindigkeitssignal vermindert wird, bis die Ursache des überschreitenden Fehlersignals beseitigt ist.

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Danach findet eine normal gesteuerte Beschleunigung zurück auf die ursprüngliche Geschwindigkeit statt.

Ansprüche:

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Claims

Ansprüche/

l.^x Kraftstoffregelsystem für Gasturbinentriebwerke mit einen Drehzahlregler und einer Einrichtung, die den Drehzahlregler mit einem Geschwindigkeitsbezugssignal versorgt und die einen Beschleunigungsregler umfaßt, wodurch eine Begrenzung nach dem Grad der Zunahme des Bezugssignals in Abhängigkeit von vorherrschenden Triebwerksbedingungen erzielt wird, gekennzeichnet durch einen Integrator, einen ersten Differenzverstärker, der das Ausgangssignal des Integrators mit einem Nachfragesignal entsprechend dem geforderten Wert eines Triebgwerksparameters vergleicht, einen die Ausgangsklemme des ersten Differenzverstärkers mit der Eingangsklemme des Integrators verbindenden Begrenzungsschaltkreis und einen zweiten Differenzverstärker für den Vergleich des Ausgangssignals des Integrate"¹⁰⁰ mit einem Signal, das dem Ist-Wert des Triebwerksparameters entspricht, wobei der Begrenzungsschaltkreis durch das Ausgangssignal des zweiten Differenzverstärkers regelbar ist zwecks Einschränkung der am Ausgangssignal des Differenzverstärkers anliegenden Grenzwerte, wenn sich das Ausgangssignal des zweiten Differenzverstärkers erhöht, und zwecks Verringerung des am Integrator anliegenden Eingangssignals auf einen negativen Wert (das Ausgangssignal des Integrators) zu verkleinern), wenn das Ausgangssignal des zweiten Differenzverstärkers einen vorbestimmten Wert überschreitet.
2. Kraftstoffregelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Begrenzungsschaltkreis einen Funktionsgenerator aufweist, der von dem Ausgangssignal des zweiten Differenzverstärkers gesteuert wird und der ein Ausgangssignal liefert, das einen maximalen Wert annimmt, wenn das Ausgangssignal des zweiten Differenzverstärkers Null ist, das relativ langsam abnimmt, wenn das Ausgangssignal des zweiten Differenzverstärkers klein ist und zunimmt und das sehr schnell für größere Ausgangssignale des zweiten Differenzverstärkers abnimmt.

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