DE2700473A1

DE2700473A1 - GAS FLOW CONTROL SYSTEM

Info

Publication number: DE2700473A1
Application number: DE19772700473
Authority: DE
Inventors: Brian Edmund Sparks
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1976-01-10
Filing date: 1977-01-07
Publication date: 1977-07-14
Also published as: IT1085851B; JPS5285613A; FR2337903A1; GB1560551A; FR2337903B1

Description

COHAUSZ & FLiORACKCOHAUSZ & FLiORACK

PATE NTANWALTS B ÜB O D-4 DÜSSELDORF . SCHUMANNSTH. Ö7 PATE NTANWALTS B ÜB O D-4 DÜSSELDORF . SCHUMANNSTH. Ö7

PATENTANWÄLTE : Dipl.-Ing. W. COHAUSZ ■ Dipl.-Ing. W. FLORACK ■ Dipl.-Ing. R. KNAUF Dr.-Ing., Dipl.-Wirtsch -Ing. A. GERBER Dipl.-Ing. H B. COHAUSZPATENT LAWYERS : Dipl.-Ing. W. COHAUSZ ■ Dipl.-Ing. W. FLORACK ■ Dipl.-Ing. R. KNAUF Dr.-Ing., Dipl.-Wirtsch -Ing. A. GERBER Dipl.-Ing. H B. COHAUSZ

Lucas Industries LimitedLucas Industries Limited Great King StreetGreat King Street GB-Birmingham 3. Januar 1977GB-Birmingham 3rd January 1977 Gasdurohfluß·-RegelsystemGas constant flow control system

Die Erfindung betrifft ein Gasdurchfluß-Regelsyatem, insbesondere sur Regelung der Brennstoffgaszufuhr zu einem Gasturbinen-Triebwerk.The invention relates to a gas flow control system, in particular sur Control of the fuel gas supply to a gas turbine engine.

Bei Gasdurchfluß-Regelsystemen, die mit gedrosseltem Durchfluß arbeiten und bei denen eine Regelung durch eine Meßblende bewirkt wird, ist es bekannt, den Druck vor dieser Blende im wesentlichen konstant zu halten, damit der Durchfluß proportional zur effektiven Querschnittefläche der Meßblende ist. Bei Durchfluß-Regelseystemen für Gase ist es ferner bekannt, den genannten Druck vor der Blende dadurch zu regulieren, daß eine Druckmindervorrichtung vor der Meßblende angeordnet wird.In the case of gas flow control systems which work with a throttled flow and which are controlled by an orifice plate it is known to keep the pressure in front of this orifice essentially constant so that the flow is proportional to the effective cross-sectional area of the orifice. In flow control systems for gases, it is also known to regulate said pressure in front of the diaphragm in that a pressure reducing device in front of the Orifice plate is arranged.

Die Erfindung betrifft ein Gasdurchfluß-Regelsystem, bei dem das Erfordernis des Vorsehens einer getrennten Drcukregelvorrichtung entfällt.The invention relates to a gas flow control system which eliminates the need to provide a separate pressure control device.

Erfindungsgemäß ist ein Gasdurohfluß-Regelsystem gekennzeichnet durch eine veränderliche Durohflußdosiervorrichtung, Mittel zur Erzeugung eines ersten Signals, das proportional zu einem Sellgasdurohfluß durch die Vorrichtung ist, Mittel zur Erzeugung eines zweiten Signals, das proportional zum Gasdruck vor der Vorrichtung ist, undAccording to the invention, a gas constant flow control system is characterized by a variable gas flow metering device, means for generating a first signal proportional to a constant gas flow rate through the device, means for generating a second Signal proportional to the gas pressure in front of the device, and

50 38050 380

Wa/Ti - 2 -Wa / Ti - 2 -

709828/0316709828/0316

₆ 270ÜA73 ₆ 270ÜA73

auf das erste und das zweite» Signal ansprechende Mittel zur Änderung der effektiven Durchflußquerschnittsfläche der Dosiervorrichtung.means responsive to the first and second signals for changing the effective flow cross-sectional area of the metering device.

Sie Erfindung ist nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind:The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the drawings. In the drawings are:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Systems zur Regelung des Durchflusses von Brennstoffgas zu einem Gasturbinen-Triebwerk zur Verwendung mit einem gedrosselten Gasdurchfluß durch eine MeBbIende,Fig. 1 is a schematic representation of a system for controlling the Flow rate of fuel gas to a gas turbine engine for use with a restricted gas flow through a measuring range,

Fig. 2 eine Darstellung eines Alternativsystems für einen gedrosselten Gasdurchfluß,2 shows an illustration of an alternative system for a throttled gas flow,

Fig. 3 ein Blockschaubild eines Systems sowohl für gedrosselte als auch für unge&osselte Gasdurchflüsse,3 is a block diagram of a system for both throttled and also for untreated gas flows,

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Dosierventils, das einen Teil des Systems nach Fig. 3 bildet, undFig. 4 is a schematic representation of a metering valve, the one Forms part of the system according to FIG. 3, and

Fig. 5 ein Blockschaubild der elektrischen Steuerschaltung nach Fig.FIG. 5 is a block diagram of the electrical control circuit according to FIG.

Wie in Fig. 1 dargestellt, hat ein Gasturbinen-Triebwerk 10 eine zugehörige elektrische Steuerschaltung 11, die auf Betriebsgrößen des Triebwerks anspricht, zum Beispiel auf die Triebwerksdrehzahl N und die Verbrennungstemperatur T_n. Die Schaltung spricht auch auf ein Signal β an, das von der Stellung einer Leistungssteuerung für das Triebwerk abhängt und das an einer Leitung 12 ein Signal Q^ liefert, das zu dem benötigten Triebwerksbrennstoffsoll proportional ist.As shown in FIG. 1, a gas turbine engine 10 has an associated electrical control circuit 11 which is responsive to operating variables of the engine, for example to the engine speed N and the combustion temperature T _n . The circuit also responds to a signal β which depends on the position of a power control for the engine and which supplies a signal Q ^ on a line 12 which is proportional to the desired engine fuel required.

Eine Brennetoffgaszuleitung I3 ist mit einem Absperrhahn I4 und einem druckbetätigten Belüftungsventil 15 versehen. In Reihe zwischen die Leitung I3 und das Triebwerk 10 ist ein Regeldurchflußdosierventil 16 geschaltet, das im einzelnen noch zu beschreiben sein wird.A fuel gas supply line I3 is equipped with a shut-off valve I4 and one pressure-actuated ventilation valve 15 is provided. In series between the Line I3 and the engine 10 is a regulating flow metering valve 16 switched, which will be described in detail later.

Kin Druckwandler 17 spricht auf das Gasdruck P am Einlaß des VentilsKin pressure transducer 17 responds to the gas pressure P at the inlet of the valve

709828/0316709828/0316

16 an, um an einer Leitung 18 ein elektrisches Signal zu erzeugen, das proportional zu diesem Einlaßdruck ist. Eine auf die Temperatur ansprechende Schaltung 35 spricht auf die Temperatur T des Gases vor dem Absperrhahn 14 an. Die Schaltung 35 liefert ein Signal, das proportional zu /τ ist, an einer Leitung 36 zu einer Multiplizierschaltung 37, die auch auf das Signal Q an der Leitung 12 anspricht, um ein Signal zu liefern, das proportional zu Q_d/t ist, und zwar an einer Leitung 38. Sine Dividierschaltung 19,spricht auf die Signale (l/t und P an den Leitungen 38 bzw. 18 an, um an einer Leitung 20 ein Ventilpositionssollsignal ^_/τ/Ρ zu liefern.16 to generate an electrical signal on line 18 which is proportional to this inlet pressure. A circuit 35 responsive to the temperature responds to the temperature T of the gas upstream of the shut-off valve 14. Circuit 35 provides a signal proportional to / τ on line 36 to a multiplier circuit 37 which is also responsive to signal Q on line 12 to provide a signal proportional to Q _d / t, on a line 38. Its dividing circuit 19 responds to the signals (l / t and P on lines 38 and 18, respectively, in order to supply a valve position setpoint signal ^ _ / τ / Ρ on a line 20.

Das Ventil 16 bildet einen Durchgang, der allgemein die Form eines Venturi 21 hat, und es weist ein Regelglied 22 auf, das von einem Motor 23 auf den Hals des Venturis 21 zu und von ihm weg bewegbar ist, um die Halsquerschnittsfläche desselben zu ändern. Der Motor 23 ist zweckmäßigerweise ein Schrittmotor, so daß das Regelglied 22 genau entsprechend den Signalen an einer Leitung 24 von einer Motorsteuerschaltung 25 positioniert werden kann. Die Kombination aus dem Venturi 21 und dem Regelglied 22 sorgt dafür, daß der Massendurchfluß CL₁ von Gas durch das Ventil 16 proportional zur effektiven Querschnittsfläche A des Ventils und auch zum Druck P vor dem Ventil 16 ist, verausgesetzt, daß die Druckdifferenz« am Ventil 16 ausreicht, um die Gasströmungsgeschwindigkeit durch den Hals des Ventils 16 auf die örtliche Schallgeschwindigkeit zu erhöhen, d.h. der Gasdurchfluß "gedrosselt" wird. Das Vorsehen des Ventuirs 21 stellt sicher, daß der Gasdurchfluß durch das Ventil 16 diese Geschwindigkeit mit relativ niedrigen Druckdifferenzem am Ventil 16 erreichen kann. Eine weitere Multiplizierschaltung 39 erhält das CLj/t/P-Signal an der Leitung 20, und sie wird auch mit einem Stellsignal K. an einer Leitung 40 beschickt, um an einer Leitung $41 ein Signal zu liefern, das zu Z*Q-/t/I proportional ist.The valve 16 defines a passageway generally in the shape of a venturi 21 and includes a control member 22 movable toward and away from the throat of the venturi 21 by a motor 23 to vary the throat area thereof. The motor 23 is expediently a stepping motor, so that the control element 22 can be positioned precisely in accordance with the signals on a line 24 from a motor control circuit 25. The combination of the venturi 21 and the control element 22 ensures that the mass flow CL ₁ of gas through the valve 16 is proportional to the effective cross-sectional area A of the valve and also to the pressure P in front of the valve 16, except that the pressure difference at the valve 16 is sufficient to increase the gas flow rate through the neck of the valve 16 to the local speed of sound, ie the gas flow is "throttled". The provision of the venturi 21 ensures that the gas flow through the valve 16 can reach this speed with relatively low pressure differentials at the valve 16. Another multiplier circuit 39 receives the CLj / t / P signal on line 20, and it is also supplied with an actuating signal K. on line 40 in order to supply a signal on line $ 41 which leads to Z * Q- / t / I is proportional.

Eine Komparatorschaltung 26 spricht auf das Signal an der Leitung 4I und auch auf ein Positionssignal an einer Leitung 27 an, wobei diesesA comparator circuit 26 is responsive to the signal on line 4I and also to a position signal on a line 27, this

709828/031&709828/031 &

Poaitionssignal von einem Wandler 28 erzeugt wird, der auf die Position A des Regelglieds 22 anspricht. Sie Vergleichsschaltung 26 erzeugt an einer Leitung 30 ein Ventilpositionsfehlersignal, auf das die Motorsteuer schaltung 2 5 anspricht, wobei bei Stetigbedingungen kein Signal an der Leitung 30 vorhanden ist.Position signal is generated by a transducer 28 which responds to the position A of the control element 22. You comparison circuit 26 generates on a line 30, a valve position error signal to which the motor control circuit 2 5 responds, with no signal in steady conditions is present on line 30.

Das Hegelglied 22 des Ventils 16 wird^entsprechend dem Ventilpositioneso 11 signal gestellt, so daß A - Κ^/τ/Ρ. Weil ferner (^₁ - K₂.AP//5\ wobei K₂ eine Funktion der Charakteristika des Gases ist, glittThe Hegel member 22 of the valve 16 is set ^ in accordance with the valve position 11 signal, so that A - Κ ^ / τ / Ρ. Furthermore, because (^ ₁ - K ₂ .AP // 5 \ where K _{2 is} a function of the characteristics of the gas, slipped

Das Signal K. an der Leitung 40 so so geregelt werden, daß K.. .K₂ gleich eins ist, so daß der Istbrennstoffmaseendurchfluß gleich dem Solldruchfluß ist.The signal K. on the line 40 can be regulated so that K ... .K _{2 is} equal to one, so that the actual fuel mass flow is equal to the nominal flow.

Das in Fig. 2 gezeigte Alternativausführungsbeispiel ist auch für einen gedrosselten Gasdurchfluß geeignet und entspricht im wesentlichen dem in Fig. 1 gezeigten, wobei gleiche Teile gleiche Bezugszahlen erhalten haben. Die in Fig. 2 gezeigte Anordnung enthält jedoch keine Divivdierschaltung 19» ksondern hat eine Multiplizierschaltung 31, die auf Signale von den Wandlern 17 und 28 anspricht, um an einer Leitung 32 ein Signal zu erzeugen, das proportional zu A.P ist. Eine weitere MuI ti pH ·- zierschaltung 45 spricht auf das Signal an der Leitung 32 und außerdem auf ein Stellsignal K, an einer Leitung 46 an, um an einer Leitung 47 ein Signal zu liefern, das zu K,AP proportional ist. Die Kornparatorschaltung 26 spricht auf das Ο^/τ- und K,AP-Signal an der Leitung 38 bzw. 47 an, um ein Ventilpositionsfehlersignal zu erzeugen, derart, daß im GleichgewichtszustandThe alternative embodiment shown in Fig. 2 is also for a throttled gas flow suitable and corresponds essentially to that shown in Fig. 1, wherein the same parts are given the same reference numerals to have. The arrangement shown in FIG Generate signal proportional to A.P. Another MuI ti pH - decorative circuit 45 responds to the signal on line 32 and also to an actuating signal K, on a line 46 in order to deliver a signal on a line 47 which is proportional to K, AP. The comparator circuit 26 responds to the Ο ^ / τ and K, AP signals on line 38 or 47 to generate a valve position error signal such as that in equilibrium

0 /ψ m Y AP V.tjj/1 - Ä-jAf0 / ψ m Y AP V.tjj / 1 - Ä-jAf

709828/0316709828/0316

Ferner gilt, weil wie zuvor Q-, » K₉AP//P ist, bei Substitution fürFurthermore, because, as before, Q-, »K ₉ AP // P, in the case of substitution for

₂ At ₂ at

Q_D.Q _D.

Der Wert des Signals K, kann so eingerichtet werden, daß K₂Az gleich eins ist.The value of the signal K i can be set so that K ₂ Az is equal to one.

Wie vorstehend erwähnt, sind die Anordnungen nach Fig. 1 und 2 zur Verwendung mit gedrosseltem Gasdurchfluß vorgesehen. Ss kann jedoch der Fall eintreten, daß der Gaszudruck nicht ausreicht, um einen gedrosselten Durchfluß durch die Meßblende aufrechtzuerhalten, und in diesem Fall sind die Durchflußgleichungen komplizierter. Es ist jedoch wünschenswert, daß eine Regelanordnung beibehalten wird, die für gedrosselte Durchflußbedingungen eingerichtet ist, so daß die einfacheren Berechnungen durchgeführt werden können, die einem gedrosselten Durchfluß zugeordnet sind. Wenn diese Berechnungen durch Digitaleinrichtungen durchgeführt werden, kann eine schnellere Berechnung der gedrosselten Durchflußzahlen vorgenommen werden, als das bei denen der Fall ist, die mit einem ungedrosselten Durchfüluß zusammenhängen.As mentioned above, the arrangements of FIGS. 1 and 2 are for Use with restricted gas flow provided. Ss can, however the case occur that the gas pressure is not sufficient to maintain a restricted flow through the orifice plate, and in in this case the flow equations are more complicated. It is desirable, however, that a control arrangement designed for restricted flow conditions be maintained so that the simpler ones Calculations associated with a restricted flow can be performed. When these calculations are carried out by digital equipment, a faster calculation of the restricted flow rates can be made than is the case with those which are related to an unthrottled flow.

Es ist die Aufgabe des in Fig. 3 bis 5 gezeigten Systems, ein Durchflußregel system für eine Brennstoffgaszufuhr zu einem Triebwerk zu schaffen, bei dem der Gaszudruck sich so ändern kann, daß er entweder in einem gedrosselten oder ungedrosselten Durchfluß durch eine Meßblende seinen Niederschlag findet, wobei eine Reguliervorrichtung für daeie Gaszufuhr getrennt vom Dosierventil nicht erforderlich ist.It is the task of the system shown in Figs. 3 to 5 to provide a flow control system for a fuel gas supply to an engine create, in which the gas pressure can change so that it is reflected either in a throttled or unthrottled flow through a measuring orifice, with a regulating device for The gas supply separate from the metering valve is not required.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wird ein Gasturbinen-Triebwerk 50 mit gasförmigem Brennstoff beliefert, dessen Durchfluß durch eine Dosiervorrichtung 51 geregelt wird. Die Dosiervorrichtung 51 sitzt in einem Brennstoffzufuhrkanal 52.As shown in FIG. 3, a gas turbine engine 50 is supplied with gaseous fuel, the flow of which is regulated by a metering device 51. The metering device 51 sits in one Fuel supply channel 52.

Die Dosiervorrichtung 51 spricht auf ein Steuersignal an einer Leitung 5? von einer elektronischen Steuerschaltung 54 an, die im einzelnen in Fig. 5 gezeigt ist. Die Steuerschaltung 54 spricht auf ein Digital-The metering device 51 responds to a control signal on a line 5? from an electronic control circuit 54, which in detail is shown in FIG. The control circuit 54 responds to a digital

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signal Q an, das dem Sollbrennstoffdurchfluß entspricht und an einer Leitung 55 ^von einem Computer 56 geliefert wird. Der Computer 56 spricht auf Betriebsgrößen des Triebwerks 50 an, zum Beispiel auf die Triebwerksdrehzahl N und die Verbrennungstemperatur T_n» und außerdem auf ein Signal Θ+ das von der Stellung einer Leistungssoll steuerung für das Triebwerk 50 abhängt.signal Q, which corresponds to the desired fuel flow and is ^{supplied on a line 55 from} a computer 56. The computer 56 responds to operating variables of the engine 50, for example to the engine speed N and the combustion temperature T _n »and also to a signal Θ + which depends on the position of a power target control for the engine 50.

Eine auf die Temperatur ansprechende Vorrichtung 57 spricht auf die Temperatur T des Gases im Kanal 52 vor der Dosiervorrichtung 5I an» um an einer Leitung 58 ein Signal zu liefern, das zu 1//t proportional ist.A temperature responsive device 57 is responsive to the Temperature T of the gas in channel 52 upstream of the metering device 5I to » to provide a signal on line 58 proportional to 1 // t is.

Ein Wandler 59 spricht auf den Brennstoff druck im Kanal 52 vor der Dosiervorrichtung 51 an, um an einer Leitung 60 ein Signal P zu liefern, das zu diesem Druck proportional ist. ^in weiterer Wandler 61 spricht auf die Druckdifferenz an der Dosiervorrichtung 51 an, um an einer Leitung 62 ein Signal D_p zu liefern, das zu dieser Druckdifferenz proportional ist. Die elektronische Steuerschaltung 54 spricht auf die genannten Signale 1//t, P, D_p an den Leitungen 58» 60 bzw. 62 an.A converter 59 responds to the fuel pressure in the channel 52 upstream of the metering device 51 in order to deliver a signal P on a line 60 which is proportional to this pressure. ^ in another converter 61 responds to the pressure difference at the metering device 51 in order _{to deliver a signal D p} on a line 62 which is proportional to this pressure difference. The electronic control circuit 54 responds to the aforementioned signals 1 // t, P, D _p on the lines 58 »60 and 62, respectively.

Die Dosiervorrichtung 5I ist im einzelnen in Fig. 4 gezeigt und weist ein hydraulisch betätigtes Hauptdurchflußregelventil 70 auf, das ein axial verschiebbares Regelglied 7I hat. Das Regelglied 7I ist durch winen doppeltwirkenden Kolben 72 bewegbar. Der Kolben 72 wird in entgegengesetzte Richtungen durch Drücke bewegt, die jeweilige Leitungen 73 bzw. 74 beaufschlagen, und diese Drücke werden von einem elektrohydraulisehen Ventil 75 geregelt, das auf das Steuersignal an der Leitung 53 von der Schaltung 54 anspricht. Die hydraulische Zudruck- und Rückflußleitung 76, 77 stehen mit dem Ventil 75 und mit einer Hydraulikdruckquelle 78 in Verbindung, und die Leitungen "j6, 77 sind durch ein Minderventil 79 miteinander verbunden. Hin Wegewandler 80 spricht auf die Position des Regelglieds 71 an, um an einer Leitung 81 ein Signal A zu liefern, das zur Gasdurchflußquerschnittsflache des Hauptdurchflußregelventils 70 proportional ist. Das Signal A wird außerdem dsr elektronischen Steuerschaltung 54 zugeleitet. Vor dem Hauptdurchflußregelventil 70 sitzt ein Absperrventil 82.The metering device 5I is shown in detail in FIG. 4 and has a hydraulically operated main flow control valve 70, which is a axially displaceable control member 7I has. The control element 7I is through winen double-acting piston 72 movable. The piston 72 is in opposite Directions are moved by pressures applied to respective lines 73 and 74, respectively, and these pressures are controlled by an electro-hydraulic system Valve 75 controlled, which is responsive to the control signal on line 53 from circuit 54. The hydraulic pressure and Return lines 76, 77 are connected to the valve 75 and to a hydraulic pressure source 78 in connection, and lines "j6, 77 are through a reduction valve 79 connected to one another. Hin Wegewandler 80 speaks on the position of the control member 71 to on a line 81 a signal A to supply that to the gas flow area of the main flow control valve 70 is proportional. The signal A is also fed to the electronic control circuit 54. Before the main flow control valve A shut-off valve 82 is seated in 70.

709828/0316 - 7 -709828/0316 - 7 -

Wie bereits in Verbindung mit Fig. 1 und 2 erwähnt worden ist, gilt für einen gedrosselten Durchfluß durch eine Meßblende:As has already been mentioned in connection with FIGS. 1 and 2, the following applies for a restricted flow through an orifice plate:

Massendurchfluß Q^ = K AP/ /τ (1)Mass flow rate Q ^ = K AP / / τ (1)

Für einen ungedrosselten Durchfluß:For an unthrottled flow:

Massendurchfluß Q_p = K₄ A 0₂/P.D_p / /T (2)Mass flow rate Q _p = K ₄ A 0 ₂ / PD _p / / T (2)

Dabei ist K. eine Konstante, die von den Charakteristika des Gases ab·Here, K. is a constant that depends on the characteristics of the gas

hängt, unddepends, and

Dabei istIt is

Die elektronische Steuerschaltung 54 ist so betätigbar, daß ein Steuersignal an der Leitung 53 geliefert wird, das eine Funktion des Massendurchflusses entweder der Gleichung (1) oder (2) ist, je nachdem, ob der Durchfluß durch das Hauptregelventil 70 gedrosselt oder ungedroseelt ist. Das Vorhandensein oder sonstwie eines gedrosselten Durchflußzustands hängt von der Funktion D_p/P ab, und die Steuerschaltung 54 spricht in einer noch zu beschreibenden Weise auf den Wert dieser Funktion an, um die Art und Weise zu wählen, in der das Steuersignal an der Leitung 53 berechnet wird.The electronic control circuit 54 is operable to provide a control signal on line 53 which is a function of the mass flow rate of either equation (1) or (2), depending on whether the flow through the main control valve 70 is restricted or not restricted. The presence or otherwise of a restricted flow condition is dependent on the function D _p / P and the control circuit 54 is responsive to the value of that function in a manner to be described in order to select the manner in which the control signal is on the line 53 is calculated.

Die Steuerschaltung 54 weist einen Analog/Digital-Wandler 90 auf, der auf das Signal an der Leitung 58 anspricht, um an einer Leitung 91 ein Digitalsignal zu liefern, das zu 1//τ proportional ist. Analog/Digital-Wandler 92, 93 sind jeweils auf die Signale an den Leitungen 60, 62 ansprechend, um an Leitungen 94» 95 Digitalsignale zu liefern, die zu P und D- proportional sind.The control circuit 54 has an analog / digital converter 90 which responsive to the signal on line 58 to feed on line 91 To deliver a digital signal that is proportional to 1 // τ. Analog / digital converter 92, 93 respond to the signals on lines 60, 62, respectively responsive to provide digital signals on lines 94 »95 corresponding to P and D- are proportional.

Eine Dividierschaltung 96 spricht auf die Signale an den leitungen 94» 95 an» um an einer Leitung 97 ein Signal zu liefern, das zu D_p/P pro-A dividing circuit 96 responds to the signals on lines 94-95 to provide a signal on line 97 which corresponds to D _p / P pro-

709828/031R709828 / 031R

portional ist.is portional.

Eine Dividierschaltung 96 spricht auf die Signale an den Leitungen 94» 95 an, um an einer Leitung 97 ein Signal zu liefern, das zu D_p/P proportional ist. Ein wFunktionsgenerator 98 spricht auf die Signale an der Leitung 97 an, um die in der Gleichung (5) vorstehend angegebene Rechnung durchzuführen und an einer Leitung 99 ein Signal zu liefern, das zum Wert von ^₂ proportional ist.A divider circuit 96 is responsive to the signals on lines 94 »95 to provide a signal on line 97 which is proportional _{to D p / P.} A function generator 98 is responsive to the signals on line 97 to perform the calculation given in equation (5) above and to provide a signal on line 99 that is proportional _{to the value of ^ 2.}

Das Signal an der Leitung 97 wird außerdem zu einer Diskrimatorschaltung 100 geschickt, die ein Ausgangssignal an einer Leitung 101 liefert, wenn der Wert von D_p/P größer als oder gleich 0,47 ist, was einem gedrosselten Gasdurchfluß entspricht, Üin Quadratwurzelkalkulator 108 spricht ebenfalls auf die Signale an der Leitung 97 an, um an einer Leitung 109 ein Ausgangssignal zu liefern, das /D /F entspricht.The signal on line 97 is also sent to a discriminator circuit 100 which provides an output signal on line 101 when the value of D _p / P is greater than or equal to 0.47, which corresponds to a restricted gas flow, Uin square root calculator 108 speaks also responds to the signals on line 97 to provide an output signal on line 109 which corresponds to / D / F.

Ein Speicher 102 hat zwei Stellen, deren Inhalt auf bestimmte Werte für die Konstanten K₂ und K. in den vorstehenden Gleichungen (1) und (2) eingestellt werden kann. Diese Werte kann an jeweiligen Leitungen 103* 104 abgeelesen werden.A memory 102 has two places, the contents of which can be set to specific values for the constants K ₂ and K. in the above equations (1) and (2). These values can be read on the respective lines 103 * 104.

Ein Analog/Digital-Wandler 105 spricht auf das Signal an der Leitung 61 an, um an einer Leitung 106 ein Digitalsignal zu liefern, das der Durchflußquerechnittsflache A des Hauptregelventile 70 entspricht.An analog-to-digital converter 105 responds to the signal on the line 61 to provide a digital signal on a line 106 which the Flow cross sectional area A of the main control valve 70 corresponds.

Eine erste Multiplizierschaltung 110 spricht auf die Signale an den Leitungen 91? 94» 105, 106 an, um an einer Leitung 111 einen Ausgang zu liefern, der Q_, - K₂ AP//T entspricht. Eine zweite Multiplizierschaltung 112 spricht auf die Signale an den Leitungen 91» 94» 104, 106 und 109 an» um an einer Leitung 115 einen Ausgang zu liefern, derA first multiplier circuit 110 responds to the signals on lines 91? 94 »105, 106 in order to provide an output on a line 111 which corresponds to Q_, - K ₂ AP // T. A second multiplier circuit 112 is responsive to the signals on lines 91'94'104, 106 and 109 to provide an output on line 115 which

/ /τ entspricht./ / τ corresponds to.

Eine Subtrahierschaltung 120 spricht auf die Signale an den Leitungen 106, 111 an, um an einer Leitung 121 ein Signal zu liefern, das zu - A für den gedrosselten Durchflußzustand proportional ist. EineA subtracter circuit 120 responds to the signals on the lines 106, 111 to provide a signal on line 121 proportional to -A for the restricted flow condition. One

- 9 -709828/0316- 9 -709828/0316

270U473270U473

weitere Subtrahierschaltung 122 spricht auf die Signale an den Leitungen 106, 113 an, um an einer Leitung 123 ein Signal zu liefern, das zu CL - i für den ungedrosselten Durchflußzustand proportional ist. Der Grund, warum der Ausdruck A subtrahiert wird, wird noch ersichtlich werden.further subtracting circuit 122 is responsive to the signals on lines 106, 113 to provide a signal on line 123 which is proportional to CL - i for the unthrottled flow condition. The reason why the term A is subtracted will become apparent.

Bei Vorhandensein eines Signals an der Leitung 101, was dem gedrosselten Gasdurchfluß entspricht, ermöglicht eine Selektor schaltung 124 ein Fassieren der Signale an der Leitung 121 zu einem Digital/Analog-Wandler 125· Wenn ein Signal an der Leitung 101 nicht vorhanden ist, gehen die ungedrosselten Steuersignale an der Leitung 123 zum Digital/Analog-Wandler 125.In the presence of a signal on line 101, which corresponds to the restricted gas flow, a selector circuit 124 enables Capturing the signals on line 121 to a digital-to-analog converter 125 · If there is no signal on line 101, go the unthrottled control signals on line 123 to digital / analog converter 125.

Ausgangssignale vom Wandler 125 werden an einen Eingang eines Komparators 126 gelegt. Die Digitalsignale an der Leitung 53* die einem SoIlbrennstoffdurchfluß CL. entsprechen, werden durch einen Digital/Analog-Wandler 127 zu einem zweiten Eingang des !Comparators 126 geschickt.Output signals from converter 125 are applied to an input of a comparator 126. The digital signals on line 53 * correspond to a target fuel flow CL. are sent through a digital / analog converter 127 to a second input of the comparator 126.

Die Betätigung des elektrohydraulischen Ventils 75 kann als sehr schnell erwartet werden und eine entsprechend schnelle Bewegung des Hauptdurchflufiregelventils 70 bewirken. Weil, wie erwähnt, der größere Teil der von der Steuerschaltung 54 ausgeführten Operationen digital ist, können diese Operationen zusammen mit der Analog- auf Digital-oder Digitalauf Analog-Umwandlung bis zu 20 Millisekunden bis zum Absohluß brauchen, und während dieser Zeit kann sich das Regelglied 71 des Ventils 70 erheblich bewegt haben. Deshalb wird entsprechend das Ventilpositionssignal A an der Leitung 81 der Komparatorschaltung 126 zugeleitet, um eine Rückkopplungssteuerung zu schaffen. Dieses Rückkopplungssignal A wird dem gewählten CL₁ - A-Signal vom Digital/Analog-Wandler 125 hinzugefügt, und das Ergebnis wird mit dem Q -Signal vom Wandler 127feverglichen. Die Komparatorschaltung 126 ist derart, daß kein Ausgangssignal an der Leitung 53 vorhanden ist, «wenn das Ergebnis dieses letzteren Vergleichs Null ist, d.h. wenn CL₁ = iL.The actuation of the electrohydraulic valve 75 can be expected to be very rapid and cause a correspondingly rapid movement of the main flow control valve 70. Because, as noted, the majority of the operations performed by control circuit 54 are digital, these operations, along with the analog to digital or digital to analog conversion, can take up to 20 milliseconds to complete, and during that time this can happen Control member 71 of the valve 70 have moved considerably. Accordingly, valve position signal A on line 81 is provided to comparator circuit 126 to provide feedback control. This feedback signal A is added to the selected CL ₁ -A signal from digital-to-analog converter 125 and the result is compared with the Q signal from converter 127f. The comparator circuit 126 is such that there is no output on line 53 when the result of this latter comparison is zero, ie when CL ₁ = iL.

Daβ System sorgt damit entweder in dem gedrosselten Durchfluß- oder imThe system takes care either in the restricted flow or in the

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ungedrosselten Durchflußzustand, je nachdem, einen Istbrennstoffgasdurchfluß, der dem Sollgasdurchfluß entspricht, ohne daß ein zusätzliches Gasdruckregelventil benötigt wird.unthrottled flow condition, depending on an actual fuel gas flow, which corresponds to the target gas flow rate without the need for an additional gas pressure control valve.

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Claims

Expectations

Gas flow control system, characterized by a variable flow meter, means for self-generating a first signal proportional to a desired gas flow rate through the device, means for generating a second signal which is proportional to the gas pressure in front of the device, and means responsive to the first and the second signal for changing the effective Flow cross-sectional area of the metering device.

2. System according to claim 1, characterized in that the means responsive to the first and the second signal means to generate a third signal that is proportional to the «cuotient from dividing the target gas flow rate by the pressure upstream of the device and having an actuator responsive to the third signal for changing the effective cross-sectional area.

3. System according to claim 2, characterized by means which can be set according to certain characteristics of the gas to modify the first signal.

4 * system according to claim 2 or 3, characterized by Means for generating a fourth signal derived from the effective cross-sectional area of the metering device depends, the actuator having a comparator device based on a difference between the third and responsive to the fourth signal for generating a control signal capable of changing the effective cross-sectional area.

5 · System according to claim 1, characterized by means for generating a fourth signal proportional to the effective Cross-sectional area is multiplication means for generation a fifth signal which is a function of the product of the second and fourth signals, and an actuator which is based on the difference between the first and the fifth signal to change the effective Cross-sectional area responds.

Va / Ti - 2 -

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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

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6. System nach Anspruch 5» gekennzeichnet durch entsprechend bestimmten Charakteristiken des Gases einstellbare Mittel zur Erzeugung eines sechsten Signals, wobei die Multiplizierungsmittel auf das sechste Signal ansprechen, derart, daß das fünfte Signal eine Punktion aus dea Produkt des zweiten, vierten und sechsten Signals ist.6. System according to claim 5 »characterized by means for generating a sixth signal adjustable in accordance with certain characteristics of the gas, the multiplication means being responsive to the sixth signal such that the fifth signal is a puncture of the product of the second, fourth and sixth Signal is.

7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Temperatur des Gases ansprechende Mittel zum Modifizieren des ersten Signals vorgesehen sind.7. System according to one of claims 1 to 6, characterized in that responsive to a temperature of the gas means for modifying the first signal are provided.

8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die veränderliche Durchflußdosiervorrichtung ein Venturi und ein Regelglied aufweist, das zur Änderung der Halsquerschnittsfläche des Venturis bewegbar ist.8. System according to one of claims 1 to 7 »characterized in that the variable flow metering device has a venturi and a control element which is used to change the neck cross-sectional area of the Venturi is movable.

9. System nach Anspruch 8, gekennzeichnet,durch einen Schrittmotor zur Bewegung des Regelglieds.9. System according to claim 8, characterized by a stepping motor for moving the control member.

10. System nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Mittel zur Erzeugung eines von einer Temperatur des Gases abhängigen Signals, wobei die Multiplizierungsmittel auf das a»von der Temperatur abhängige Signal ansprechen.10. System according to claim 6, characterized by means for generating a dependent on a temperature of the gas Signal, the multiplying means responding to the temperature-dependent signal.

11. System nach einem der Ansprüche 5, 6 oder 10, gekennzeichnet durch Mittel zur Erzeugung eines siebten Signals, das eine Funktion einer Druckdifferenz an der Dosiervorrichtung ist, wobei zwei der Multiplizierungssmittel vorgesehen sind, von deneneine auf den Wert des siebeten Signals anspricht und ein Ausgangssignal lieferte, das einem ungedrosselten Gasdurchfluß durch die Dosiervorrichtung entspricht, und von denen die anderaiein Ausgangsignal liefern, das einem gedrosselten Gasdurchfluß durch die Dosiervorrichtung entspricht, wobei eine Selektoreinrichtung auf den Wert des siebten Signals zur Lieferung eines Ausgangssignals/anspricht, das11. System according to one of claims 5, 6 or 10, characterized by means for generating a seventh signal which is a function of a pressure difference on the metering device two of the multiplying means being provided, one of which is responsive to the value of the seventh signal and provided an output signal corresponding to an unthrottled gas flow through the metering device and the other of which provides an output signal corresponding to a restricted gas flow through the metering device, wherein a selector device to the value of the seventh signal for providing an output signal / responsive to

/an das Stellglied - 3 -/ to the actuator - 3 -

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either from the first or from the second multiplying means is derived.

12. System according to claim 11, characterized in that that the actuator has a comparator device, which is based on a difference between the first signal and an output signal responds by the selector device for generating a control signal, which is set up to change the effective flow cross-sectional area.

13. System according to claim 12, characterized by erete and second means of abstraction, each based on the output signals respond from the first and second multiplying means and respond to the fourth signal for delivery respectively first and respond to second input signals to the selector device, wherein the fourth signal is also supplied to the comparator means, which is operable so that the fourth signal to the output of is added to the selector device.

14. System according to one of claims 11 to I3, characterized by dividing means responsive to the second signal and the seventh signal to produce an output signal, that for the quotient of the pressure difference divided by the pressure is proportional to the apparatus, the selector means being responsive to the output of the dividing means.

13. System according to claim 14 »characterized by means responsive to the output from the divider to generate a function signal that is required for an untreated The flow of gas through the metering device is characteristic, the function signal providing an input to the first multiplying means.

16. System according to claim 14 or 15 »marked by means that respond to the output signal from the dividing device

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tung zur Erzeugung eines Signals ansprechen, das proportional zur Quadratwurzel des «juotienten aus der Druckdifferenz und dem Druck vor der Vorrichtung ist, wobei das Quadratwurzelsignal einen Eingang für die erseten Multiplizierungsmittel bildet.respond to the generation of a signal proportional to the Square root of the "juotient" from the pressure difference and the pressure of the device, the square root signal being an input for the replaced multiplier forms.

17· System nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß Jedes der Signale ein elektrisches Signal ist.17 · System according to one of Claims 1 to 16, characterized in that each of the signals is an electrical signal.

18. System nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite, fünfte, sechste und siebte Signal Digitalsiganle sind und daß ein Digital-Vandler zur Lieferung des vierten Signals in Digitalform an die Multiplizierungsmittel vorgesehen ist.18. System according to any one of claims 12 to 16, characterized in that the second, fifth, sixth and seventh Signal are digital signals and that a digital converter is available for delivery of the fourth signal is provided in digital form to the multiplying means.

19* System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Komparatoreinrichtung eine Analogeinrichtung ist und daß ein Digital-Analog-Wandler für das Ausgangssignal von der Selektorein rieh tung vorgesehen ist.19 * System according to claim 18, characterized in that the comparator device is an analog device and that a digital-to-analog converter is provided for the output signal from the Selektorein rieh device.

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