DE3028574A1

DE3028574A1 - Schubsteuerungssystem fuer ein gasturbinen-strahltriebwerk

Info

Publication number: DE3028574A1
Application number: DE19803028574
Authority: DE
Inventors: Harold Brown
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1979-07-27
Filing date: 1980-07-28
Publication date: 1981-02-12
Also published as: GB2055975A; JPS5632043A; US4313167A; IT1131770B; JPH0138173B2; IT8023722A0; CA1140654A; FR2462558B1; FR2462558A1; GB2055975B

Description

Schubsteuerunqssystem für ein Gasturbinen-Strahltriebwerk

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schubsteuerungssystem für ein Gasturbinentriebwerk, speziell auf ein solches, mit welchem alterungsbedingte Änderungen des von dem Triebwerk entwickelten Schubes automatisch nachgeregelt werden können.

Eine der Hauptaufgaben eines Triebwerkssteuerungssystem ist es, stets denjenigen Schub einzustellen, der erforderlich ist, oder der durch entsprechende Drosselstellung vom Piloten oder Triebwerksingenieur gewünscht wird. Aufgrund von Qualitätsveränderungen, Steuerungstoleranzen und verschiedenen anderen Faktoren stimmen zwei Triebwerke in ihren Betriebseigenschaften nie exakt überein. Außerdem verändern sich die Betriebseigenschaften jeder Maschine im Laufe der Zeit und einige ihrer Bauteile nutzen sich ab. Die Steuerungssysteme für Maschine dieser Art müssen daher so ausgelegt sein, daß sie auch dann noch zufriedenstellend arbeiten, wenn sich die Betriebseigenschaften der Maschine stark verändern.

Damit ein solches Triebwerkssteuerungssystem so arbeiten kann, daß es an allen Triebwerken einen Nennschub sicherstellt, muß es so eingerichtet sein, daß es ein sogenanntes "Minimum"-Triebwerk regelt. Dieses ist ein Triebwerk, das aufgrund der oben beschriebenen Veränderungen nur den Minimumnennschub entwickelt. Ein Triebwerkssteuerungssystem, das so dimensioniert ist, daß es mit einem solchen Minimumtriebwerk ausreichend arbeitet, erzeugt an durchschnittlichen oder überdurchschnittlichen Triebwerken zu starke Schübe. Diese überstarken Schübe führen dazu, daß die Triebwerke Nennschub entwickeln, wodurch ihre Lebensdauer abnehmen kann. Dieses Problem verstärkt sich noch mit dem Alter eines Triebwerks und der Schub neigt dazu, sich sogar noch zu verstärken.

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Mit dieser Problematik beschäftigt sich die vorliegende Erfindung. Durch die Erfindung wird ein Schubsteuerungssystem angegeben, das mit einer Vielzahl von schubanzeigenden Triebwerksparametern arbeitet und daraus eine entsprechende Vielzahl von Fehlersignalen ableitet, die die Differenzen zwischen dem herrschenden Schub und einem gewünschten Triebwerksschub anzeigen. Diese Fehlersignale werden dann durch verschiedene Einrichtungen umgesetzt in ein Kraftstofffluß-Fehlersignal, das schließlich zur Einstellung eines gewünschten Triebwerksschubes führt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine erste Vorrichtung vorgesehen, die einem ersten schubanzeigenden Triebwerksparameter zugeordnet ist und ein erstes Fehlersignal erzeugt, das sich auf eine Differenz zwischen dem gewünschten Schub und dem herrschenden Schub bezieht. Weiterhin ist eine zweite Vorrichtung vorgesehen, die einem zweiten schubanzeigenden Triebwerksparameter zugeordnet ist und ein zweites Fehlersignal erzeugt, das einer Differenz zwischen dem gewünschten Schub und dem herrschenden Schub entspricht. Eine dritte Vorrichtung spricht auf die ersten und zweiten Fehlersignale an und verstellt den Schub an der Maschine so, daß er einer gewünschten Größe entspricht. Gemäß der Erfindung ist fernerhin eine vierte Vorrichtung vorgesehen, mit deren Hilfe der Schub an der Maschine während der Alterung derselben nachgestellt wird, um ein im wesentlichen konstantes Verhältnis zwischen dem Triebwerksschub und einem gewünschten Schub aufrechtzuerhalten, welch letzterer gewöhnlich durch die Drosselstellung bestimmt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform bewirkt diese vierte Vorrichtung eine Trimmfunktion, die schließlich ein Kraftstoffventil steuert, um den herrschenden Triebwerksschub auf der gewünschten Größe zu halten, ohne daß der Nennschub überschritten wird. Die Trimmfunktion verhindert somit eine übermäßige Schubentwicklung und vermeidet damit Überhitzungen oder übermäßige Abnutzungen am Triebwerk.

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Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockdiagramm des Schubsteuerungssystems nach der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 2 ein detaillierteres Blockdiagramm des Trimmrechners nach Fig. 1.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm des Schubsteuerungssystems 20 nach der vorliegenden Erfindung. Das Gasturbinentriebwerk 22 enthält geeignete, hier nicht dargestellte Sensoren, mit deren Hilfe Betriebsparameter der Maschine, die von dem Triebwerksschub abhängige Größen liefern, gemessen werden können. Obgleich eine Vielzahl von Betriebsbedingungen eine Aussage über den herrschenden Triebwerksschub zulassen, sollen hier zur Vereinfachung nur die Vorverdichterdrehzahl (N) und die Triebwerkstemperatur (T) als solche Parameter verwendet werden. Ein der herrschenden Vorverdichterdrehzahl entsprechendes Signal wird über eine elektrische Leitung 24 vom diesbezüglichen Sensor einem Addierer 26 zugeführt, der auch ein Sollsignal über eine elektrische Leitung 28 von einem Drehzahlvergleichsrechner erhält. Dieser Rechner 30 nimmt mehrere Eingangssignale auf, beispielsweise ein Signal für den öffnungswinkel oC der Drosselklappe, für die am Triebwerkseinlaß herrschende Temperatur(Tt„) und für einen Gesamteinlaßdruck (Pt₉), aus welchen Größen er entsprechend der Stellung der Drosselklappe die Solldrehzahl für den Vorverdichter berechnet. Der Addierer 26 vergleicht die Solldrehzahl N, die vom Piloten des Flugzeugs vorgegeben wird, mit der herrschenden Drehzahl des Triebwerks 22 und leitet daraus ein Fehlersignal ΔΝ ab, das die Differenz zwischen der herrschenden Drehzahl und jener durch die Drosselklappenstellung geforderten Drehzahl anzeigt. Dieses Fehlersignal ΔΝ zeigt somit die Abweichung des schubanzeigenden

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Parameters "Istdrehzahl" vom Referenzwert "Solldrehzahl" an. Das Fehlersignal z^N wird über die Leitung 32 zu einem Trimmrechner 50 übertragen.

Ein der herrschenden Triebwerkstemperatur entsprechendes Signal wird über eine elektrische Leitung 38 vom Triebwerk an einen Addierer 40 übertragen, der auch ein der Solltemperatur entsprechendes Signal über eine Leitung 42 von einem Temperatur Vergleichsrechner 44 erhält. Der Rechner 44 empfängt eine Vielzahl von Eingangssignalen ähnlichen denen, die dem ersten Rechner 30 zugeführt sind und errechnet hieraus die Solltemperatur, die von der Drosselklappeneinstellung des Flugzeugs verlangt wird. Der Addierer 40 vergleicht die beiden Temperaturwerte und erzeugt hieraus ein Temperaturfehlersignal *ΔΤ. Dieses Fehlersignal zeigt die Abweichung des temperaturanzeigenden Parameters "Isttemperatur" vom errechneten Referenzwert "Solltemperatur" an. Das Fehlersignal ^\T wird über eine elektrische Leitung 46 dem Trimmrechner 50 zugeführt.

Der Trimmrechner 50 empfängt also ein Fehlersignal ^XN betreffend die Drehzahl und ein Fehlersignal <dT betreffend die Triebwerkstemperatur. In nachfolgend beschriebener Weise erzeugt der Trimmrechner 50 hieraus ein Ausgangssignal ^TP, das über eine Leitung 58 einem Integrator 56 zugeführt wird, dessen Ausgangssignal als Kraftstofffluß-Fehlersignal ZiWf dem Triebwerk 22 zugeführt wird. Das Kraftstofffluß-Fehlersignal /\Vlf bewirkt eine Steuerung am Kraftstoffventil (nicht dargestellt) und öffnet oder schließt es, je nachdem, was notwendig ist, um das Signal ΔΤΡ auf 0 zu stellen. Wenn gleich 0 ist, dann arbeitet das Triebwerk 22 gleichförmig.

Der Trimmrechner 50 ist das wesentlichste Bauelement der vorliegenden Erfindung und stellt ein selbstnachstellendes Zweifachsteuersystemt dar, das ein im wesentlichen festes

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Verhältnis zwischen dem Istschub und einem Sollschub aufrechterhält, wenn sich das Triebwerk allmählich abnutzt. Der Trimmrechner ist eine primäre Schubnachstellvorrichtung, die Nennschub sicherstellt, wenn sowohl Drehzahl- als auch Temperatursignale vom Triebwerk zur Verfugung stehen. Weiterhin werden vom Rechner automatische Sekundär-Schubnachstellungen vorgenommen, wenn beispielsweise ein Vorverdichter-Drehzahlsignal oder das Temperatursignal nicht zur Verfügung steht. Der Signalausfall wird dann automatisch kompensiert. Diese und andere Funktionen des Trimmrechners und ihr Einfluß auf die Steuerung des Triebwerks sollen nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 2 näher erläutert werden.

Das Temperaturfehlersignal Δ T wird auf einer elektrischen Leitung 46 einem Summierglied 60 zugeführt. In gleicher Weise wird das Drehzahlfehlersignal /ΛΝ über eine elektrische Leitung 32 dem Trimmrechner 50 zugeführt, dieses Fehlersignal Z\.N wird jedoch in einem Multiplizierer 62 mit dem Parameter "K" multipliziert und dann dem Summierglied 60 als zweites Signal zugeführt. Der Parameter "K", mit dem das Drehzahlfehlersignal ΔΝ multipliziert wird, repräsentiert den Grad der Temperaturänderung in bezug auf die Vorverdichterdrehzahl längs einer Triebwerksdrosselleitung und ist ein charakteristischer Wert des Triebwerks. Nachdem dieses Drehzahlfehlersignal mit dem Parameter K multipliziert ist, kann dieses Fehlersignal ΚΔΝ weitgehend mit dem Temperaturfehlersignal Δτ verglichen werden als Anzeige der Differenz zwischen dem Istschub und dem Sollschub.

Das Summierglied 60 zieht das mit dem Faktor K multiplizierte Drehzahlfehlersignal (ΚΑΝ) vom Temperaturfehlersignal (AO ab und liefert ein Signal <£l\^v, das von dem Trimmrechner als ein "Gesundheits"-Signal des Triebwerks verwendet wird.Dieses

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Signal ^Y läßt Rückschlüsse auf den Abnutzungsgrad des Triebwerks zu, weil die Triebwerksqualität im unteren erlaubten Bereich der Herstellungsgüte und die fortschreitende Triebwerksabnutzung zu einem Ansteigen des Triebwerksschubs bei einer gegebenen Triebwerksdrehzahl führt, einhergehend mit einer wesentlichen Steigerung der Triebwerkstemperatur. Ein schlechter Zustand des Triebwerks aufgrund einer minderen Triebwerksgüte und fortgeschrittenen Triebwerksabnutzung führt zu einem Ansteigen des Signals ^\Y gegenüber dem sich bei einem durchschnittlichen neuen Triebwerk ergebenden Wert. Das Summierglied 60 überträgt den Wert ^1Y (aus der Rechnung j^T-K^N) zu einem Begrenzer 64, der ein z\Y-Ausgangssignal liefert, das in einem Bereich liegt, der gleich oder größer ist als ^Y . und geringer oder gleich ΔΥ ist. Ein gemessener Wert von Z\Y zwischen dem vorbestimmten Minimum und dem vorbestimmten Maximum zeigt an, daß der Erhaltungszustand des Triebwerks normal ist, d.h. innerhalb annehmbarer Grenzen liegt, und daß Drehzahlsensor und Temperaturfühler ordnungsgemäß arbeiten. Wenn jedoch einer der Sensoren nicht ordnungsgemäß arbeitet, oder überhaupt kein Signal abgibt, dann liegt der Wert von ZiY jenseits der Grenzen, die akzeptabel sind und bringen den Begrenzer ZX Y zum Ansprechen, und zwar in der erforderlichen Richtung, je nachdem, welcher Grenzwert über- bzw. unterschritten wurde.

Das Ausgangssignal des Begrenzers 64 wird auf Summierstufen 66 und 66 gegeben. Das Z\Y-Signal wird vom <£\T-Signal in der Summierstufe 68 abgezogen und wird einem Selektor 70 übertragen, in welchem es mit dem KZ^N-Signal aus dem Multiplizierglied 62 verglichen wird. Das größere der beiden Signale wird vom Selektor ausgewählt und auf ein Summierglied 80 übertragen. In gleicher Weise wird das ^Y-Signal zum Signal in der Summierstufe 66 hinzuaddiert und das Summen-

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signal wird zum Selektor 72 übertragen und dort mit dem ,/JT-Signal verglichen. Das größere der beiden Signale wird einem Summierglied 82 zugeführt. Die Selektoren 70 und 72 wählen die Maximumwerte aus, um zu verhindern, daß der Trimmrechner ein Signal eines nicht ordnungsgemäß arbeitenden Sensors auswertet, wie später noch im Detail beschrieben wird.

Das ^Y-Signal des Begrenzers 64 wird auch auf Funktionsgeneratoren 74 und 76 oder ähnlichen bekannten Einrichtungen übertragen, mit deren Hilfe die Nachstellerfordernisse bestimmt werden. Es können dies Kurvenscheiben, Mikroprozessoren od.dgl. sein. Die Funktionsgeneratoren 74 und 76 liefern Trimmkorrekturen zur Nomimal-Durchschnittsdrehzahl und zum Temperaturplan, die die Nennpläne so verändern, daß sie eine für das betreffende Triebwerk spezifische Herstellungsgüte, seine Sensorfehler und seinen gegenwärtigen Erhaltungszustand (Abnutzungsgrad) widerspiegeln. Die Funktionsgeneratoren liefern einen Drehzahlkorrekturwert ΔΝ, und einen zugehörigen Triebwerkstemperatur-Korrekturwert ^T, , die Funktionen des Signals <ÜY sind und die ein sehr hohes Maß von beispielsweise 98,5 % statistischer Wahrscheinlichkeit ergeben, daß die Nennleistung des Triebwerks über die Nennlebensdauer desselben erreicht wird. Dies wird dadurch erzielt, daß die Trimmpläne abgeleitet werden von beobachteten Schub- und Temperaturabweichungen bei mit konstanter l/orverdichter-Dreh zahl in Betrieb befindlichen Triebwerken und entspricht einer bi-variablen Normalverteilung von zwei Standardabweichungen (2βΌ gegenüber einem Durchschnittstriebwerk. Die notwendige Nachstellung der Temperatur ^VT. wird vom Trimmplan 76 als Funktion von ^Y bestimmt und der Wert ^J. wird zu einem Addierglied 82 übertragen, wo es vom Temperaturfehlerwert /\T abgezogen wird. Das Ergebnis wird dann dem Summierglied 84 zugeführt. Ebenso wird die notwendige Nachstellung ^N. der

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Drehzahl vom Funktionsgenerator 74 als Funktion von ΔΥ bestimmt. Dieses Signal wird in einer Multiplizierstufe 78 mit dem Wert K multipliziert. Der erhaltene Wert ΚΔΝ, wird auf das Addierglied 80 übertragen, wo es vom Fehlerwert K^N abgezogen wird. Das Ergebnis wird dann wiederum dem Summierglied 84 zugeführt. Die modifizierten Geschwindigkeits- und Temperatur-Fehlersignale werden dann im Summierglied 84 zusammengefaßt und werden in einem Multiplizierglied 86 mit dem Faktor 1/2K multipliziert. Das sich ergebende Schubparameter-Fehlersignal 2\TP wird dann, wie bereits erwähnt, dem Integrator 56 zugeführt (Fig. 1), um das Kraftstoffsteuerventil des Triebwerks 22 nachzustellen.

Die Betriebsweise der vorbeschriebenen Vorrichtung in einer ersten Betriebsart soll nachfolgend erläutert werden. Das Steuerungssystem arbeitet in der ersten Betriebsart, wenn die Sensoren und der den beiden schubanzeigenden Parametern zugehörige Schaltkreis normal arbeiten. Wenn der Pilot des Flugzeugs eine Änderung des Abgabeschubes des Triebwerks 22 wünscht, dann stellt er eine andere Drosselklappenstellung ein. Weil, wie schon zuvor beschrieben, eine direkte Schubmessung schwierig durchzuführen ist, arbeitet das oben beschriebene Steuerungssystem mit schubanzeigenden Parametern, speziell mit zwei schubanzeigenden Parametern, nämlich der Vorverdichterdrehzahl N und der Triebwerkstemperatur T. Die neue Drosselklappenstellung σζ wird sowohl dem Drehzahlvergleichsrechner 30 als auch dem Temperaturvergleichsrechner zugeführt, woraufhin ein neues Drehzahlsignal, nämlich "SoIl-N" und ein neues Temperatursignal "SoIl-T" erzeugt werden. Da die entsprechenden Ist-Werte bislang nicht modifiziert worden sind, um die ^Änderung der vom Piloten vorgenommenen Drosselklappenstellung widerzuspiegeln, erzeugen die Addierglieder 26 und Fehlersignale <^N und Z^T, die anzeigen, daß die Istdrehzahl und die Isttemperatur nicht mit den entsprechenden Referenz-

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werten übereinstimmen. Das ZIN-Signal wird mit dem Faktor K multipliziert und dem Summierglied 60 zugeführt, dem gleichfalls das Signal Z\T zugeführt wird. Wenn beide Sensoren, die die entsprechenden Triebwerksparameter abfühlen, ordnungsgemäß arbeiten, dann ist das Differenzsignal ZiY ist gleich AT-K4N im Bereich zwischen ZlY und ^ Y . . In diesem Falle gibt der Begrenzer 64 ein Ausgangssignal /\Y ab, das identisch ist mit dem Eingangssignal ZiY ist gleich ΖΛΤ-ΚΖ^Ν. Das Addierglied 66 erzeugt dann ein Ausgangssignal (ΚΔΝ) + (Z^T-K^N), das "gleich dem ursprünglichen Temperaturfehlersignal ZJT ist und überträgt es an den Selektor 72. Der Addierer 68 liefert ein Ausgangssignal ^Τ-(ΔΤ-ΚΛΝ), das gleich dem ursprünglichen Drehzahlfehlersignal KZlN ist und überträgt es an den Selektor 70.

Wenn das mit den beiden Parametern arbeitende Steuerungssystem nach der Erfindung sich im ersten Betriebszustand befindet und das Signal ^Y im Bereich zwischen /$Y . und ZlY liegt,

ίτι ι π ms χ

dann leiten die Selektoren 70 und 72 die Istsignale K^N und Z\T weiter, um daraus die notwendige Veränderung des Kraftstoffflusses zu errechnen, die für die Nachstellung des Schubes benötigt wird. Dies ist deshalb wünschenswert, weil, wenn beide Sensoren zufriedenstellend arbeiten und die Fehlersignale in ihren normalen Bereichen liegen, es günstig ist, beide Triebwerksparameter heranzuziehen, um den Nennschub bei der geringstmöglichen Temperatur zu erzielen.

Die übrigen Operationen laufen in der gleichen Weise ab, wie schon erläutert. Die Funktionsgeneratoren 74 und 76, die Addierglieder 80, 82 und 84 und das Multiplizierglied 86 er zeugen ein Schubparameterfehlersignal ZiTP. In dieser ersten Betriebsart ist der Wert Zi.Y, der von den Funktionsgeneratoren verarbeitet wird, ein direktes Maß für den Erhaltungszustand des Triebwerks. Die errechneten Nachstellwerte ZXT. und ΔΝ,

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ergeben die geeigneten Signale, die notwendig sind, um die schubeinstellenden Fehlersignale so zu modifizieren, daß sie die Einflüsse der Triebwerksgüte und -abnutzung exakt kompensieren. Es sei hervorgehoben, daß das schubeinstellende System in dieser ersten Betriebsart während des Großteils der Lebensdauer der Maschine arbeitet. Sie führt auf diese Weise zu einer allmählichen Verringerung der Vorverdichterdrehzahl bei einem vorgegebenen Wert, wenn das den Maschinenzustand anzeigende Signal mit allmählicher Abnutzung des Triebwerks größer wird.

Die zweite Betriebsart des beschriebenen Systems ist gegeben, wenn der Schaltkreis oder die Sensoren, die den schubanzeigenden Parametern zugeordnet sind, funktionsuntüchtig werden oder fehlerhaft arbeiten. Das System arbeitet dann nur noch mit dem betriebsfähig verbliebenen Parameter in der nachfolgend beschriebenen Weise. Es sei beispielsweise einmal angenommen, daß der Temperatursensor nicht funktioniert, so daß das auf der Leitung 38 übertragene "Ist-T" sehr niedrig ist oder nicht existiert. Das Addierglied 40 zieht dann das "Soll—T"-Signal ab und erzeugt einen relativ großen negativen Wert für das Temperaturfehlersignal Z^T. Das Summierglied 60 erzeugt dann einen entsprechend großen negativen Wert für ΔΥ) nämlich ^iY=AT-KdN, der niedriger liegt als der Minimalwert Λ Y . Der Begrenzer 64 ersetzt dann das errechnete ΔΥ-Signal durch . , das dann zu den Addiergliedern 66 und 68 übertragen

wird. Das Addierglied 66 addiert K^N zu ΔΥ · und erzeugt ein Temperaturfehlersignal K/^N+^Y · > das dem Selektor 72 übertragen wird. Der Selektor 72 vergleicht das ursprüngliche Temperaturfehlersignal (ein negativer Wert) vom Addierglied 60 mit dem geänderten Temperaturfehlersignal (ein positiver Wert) vom Addierglied 66 und läßt das geänderte Fehlersignal durch, weil es das größere der beiden Signale ist. In ähnlicher

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Weise zieht das Addierglied 68 das Signal AY . vom Temperaturfehlersignal AT ab und erzeugt ein geändertes Drehzahlfehlersignal AT- AY ■ (ein relativ großer negativer Wert), das dem Selektor 70 zugeführt wird. Der Selektor vergleicht das ursprüngliche Drehzahlfehlersignal KAN vom Multiplizierglied 62 mit dem geänderten Drehzahlfehlersignal aus dem Addierglied 68 und läßt das Istdrehzahl-Fehlersignal vom Multiplizierglied 62 durch, da dieses den größeren der beiden Werte hat. Die Selektoren 70 und 72 lassen also das Istdrehzahl-Fehlersignal ΚΔΝ und das geänderte Temperaturfehlersignal KAN+AY · durch. Die übrigen Operationen verlaufen in gleicher Weise,wie schon zuvor beschrieben. Der Ausfall des Temperatursensors oder der Verlust eines Temperatur-Istsignals führt dazu, daß das Drehzahl-Istsignal und ein errechnetes Temperatursignal für die Schubnachstellung verwendet werden. Das errechnete Temperatursignal wird aus dem Drehzahl-Istsignal gewonnen und steht für die Miniumtemperatur, die normalerweise bei dieser Drehzahl vorweggenommen ist.

Wenn andererseits das Drehzahlsignal "Ist-N" ausfällt, dann wird das Drehzahlfehlersignal ^N ein starker negativer Wert, der ein Signal AY erzeugt, das größer ist als der vorbestimmte Maximalwert AY · Der Begrenzer 64 ersetzt dann den

Wert ^Y durch AY und überträgt AY zu den Addier- ^ max ^y " max

gliedern 66 und 68. Auf die gleiche Weise, wie zuvor beschrieben, errechnet die erfindungsgemäße Vorrichtung dann das Drehzahlfehlersignal aus dem ermittelten Temperaturfehler signal und dem Maximalwert des Maschinenzustandsignals AY um einen geänderten Wert für die Drehzahl ΚΔΝ = ΑΤ-ΑΥ zu erhalten. Dieses errechnete Drehzahlsignal steht für die Minimaldrehzahl, die normalerweise bei der entsprechenden Temperatur vorweggenommen ist.

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Es ist in dem erfindungsgemäßen System auch möglich, den Wirkungseffekt der Funktionsgeneratoren 74 und 76 in dieser zweiten Betriebsart zu begrenzen. Der Ausgang des Begrenzers 64 ist entweder ein Minimalwert des Triebwerks-Zustandsignals (^Y . ) oder ein entsprechender Maximalwert (<^Y

min m 3 χ

in diesem zweiten Betriebs fall. Wenn das Temperatursignal nicht zur Verfügung steht, dann überträgt der Begrenzer 64 einen Wert ΔΥ=ΔΥ - zu den Funktionsgeneratoren 74 und 76, der dann das Äquivalent für ein neues Triebwerk maximaler Güte ist. Der Funktionsgenerator 74 würde dann die maximal zulässige Drehzahlkorrektur durchführen, die dann als Basis zur Einstellung eines Triebwerks-Set-Punktes verwendet würde. Wenn andererseits das Drehzahlsignal nicht zur Verfügung steht, dann würde der Beqrenzer 64 den Wert /AY = ^Y zu den Funk-

³ max

tionsgeneratoren 74 und 76 übertragen. Dieser Wert wäre ein Äquivalent für ein völlig abgenutztes Triebwerk minimaler Güte. Der Funktionsgenerator 76 würde dann die größtmögliche Temperaturkorrektur vornehmen, die dann verwendet würde als Basis zur Einstellung des Triebwerks-Set-Punktes. Die vorliegende Erfindung arbeitet daher als ein Begrenzungssystem, das die maximale Temperaturnachstellung begrenzt, wenn das Drehzahlsignal nicht zur Verfügung steht, und die maximale Drehzahlnachstellung begrenzt, wenn das Temperatursignal nicht zur Verfügung steht. Das Schubnachstellungssystem ist also sehr gut von den Einflüssen abnormen Betriebsverhaltens der Sensoren oder ihrer zugehörigen Schaltkreise isoliert.

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■ΛΙ

Leerseite

Claims

PATENTANWÄLTE körner&Qti>y 302857A D-B MÜNCHEN 22 · Wl DEN MAYERSTRASSE 4» D-1 BERLIN-DAHLEM 33 ■ PODBIELSKIALLEE SS General Electric Company r' BERLIN: DIPL.-INQ. R. MÜLLER-BÖRNER New York, N.Y., 10022 / USA MÜNCHEN: DIPL.-ΙΝβ. HANS-HEINRICH WEY DIPL.-INQ. EKKEHARD KÖRNER 31 101 Ansprüche

1.) Schubsteuerungssystem für ein Gasturbinen-Strahltriebwerk, insbesondere zum Ausgleich von alterungsbedingten Änderungen des Schubes, enthaltend eine erste Vorrichtung zum Bestimmen eines ersten Fehlersignals, das eine Abweichung eines ersten Triebwerksparameters von einem ersten Vergleichswert anzeigt, eine zweite Vorrichtung zum Bestimmen eines zweiten Fehlersignals, das eine Abweichung eines zweiten Triebwerksparameters von einem zweiten Vergleichswert anzeigt, und eine dritte Vorrichtung, die auf erstes und zweites Fehlersignal anspricht und den Triebwerksschub so verändert, daß er einem gewünschten Wert entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß eine vierte Vorrichtung vorgesehen ist, die den Triebwerksschub so einstellt wie das Triebwerk altert, um ein im wesentlichen festes Verhältnis zwischen dem Triebwerksschub und einem gewünschten Schub über die gesamte Lebensdauer des Triebwerks aufrechtzuerhalten .

MÜNCHEN! TELEFON (Ο8Θ) 22 55 85 BERLIN: TELEFON (O3O) 8312O88

KABEL: PROPINDUS -TELEX OQ 24 244 KABEL: PROPINDUS .TELiXOI B4O57

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2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Vorrichtung auf den großen Unterschied zwischen erstem und zweitem Fehlersignal anspricht.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Fehlersignal aus der Differenz zwischen einer Vorverdichter-Istdrehzahl und einer entsprechenden Solldrehzahl gewonnen ist, und daß das zweite Fehlersignal aus der Differenz zwischen der herrschenden Betriebstemperatur und einer Solltemperatur gewonnen ist.

4. Schubsteuerungssystem für ein Gasturbinen-Strahltriebwerk, insbesondere zum Ausgleich von alterungsbedingten Änderungen des Schubes, enthaltend eine erste Vorrichtung zum Bestimmen eines ersten Fehlersignals, das eine Abweichung eines ersten schubanzeigenden Triebwerks-Betriebsparameters von einem Referenzwert anzeigt, eine zweite Vorrichtung zum Bestimmen eines zweiten Fehlersignals, das eine Abweichung eines zweiten schubanzeigenden Triebwerks-Betriebsparameters von einem zweiten Referenzwert anzeigt, eine dritte Vorrichtung, die auf die Differenz zwischen den beiden Fehlersignalen anspricht und ein Ausgangssignal in einem ersten Betriebsfall erzeugt, in welchem die ersten und zweiten Vorrichtungen sich in normalem Betriebszustand befinden und in welchem das Ausgangssignal von erstem und zweitem Fehlersignal abhängt, und die weiterhin ein Ausgangssignal in einem zweiten Betriebsfall abgibt, wenn die erste oder die zweite Vorrichtung sich in abnormem Betriebszustand befindet und in welchem das Ausgangssignal nur anzeigt, welche der Vorrichtungen ordnungsgemäß arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß eine vierte Vorrichtung vorgesehen ist, die auf das AusgangssigTtal der dritten Vorrichtung und wenigstens ein Trimmsignal für die Veränderung von erstem und zweitem Fehler-

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signal abgibt, um alterungsbedingte Veränderungen des Triebwerksschubes zu kompensieren und ein im wesentlichen festes Verhältnis zwischen dem Triebwerks-Istschub und einem gewünschten Sollschub über die Lebensdauer des Triebwerks aufrechtzuerhalten, und daß eine fünfte VorVorrichtung vorgesehen ist, die auf erstes und zweites Fehlersignal das Ausgangssignal der dritten Vorrichtung und das Trimmsignal anspricht, um ein Kraftstofffluß-Fehlersignal zu erzeugen, mit dessen Hilfe der Triebwerks schub auf einen gewünschten Sollwert eingestellt wird.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Vorrichtung enthält: einen ersten Funktionsgenerator, der auf das Ausgangssignal der dritten Vorrichtung anspricht und ein erstes Trimmsignal zum Verändern des ersten Fehlersignals erzeugt, einen zweiten Funktionsgenerator, der auf das Ausgangssignal der dritten Vorrichtung anspricht und ein zweites Trimmsignal zum Verändern des zweiten Fehlersignals erzeugt, und daß die fünfte Vorrichtung auf erstes und zweites Fehlersignal, erstes und zweites Trimmsignal und das Ausgangssignal der dritten Vorrichtung anspricht, um eine abgemessene Treibstoffmenge zum Triebwerk zu leiten.

6. System nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Vorrichtung dazu eingerichtet ist, das Ausgangssignal im ersten Betriebsfall abzugeben, das ein Vorhandensein von erstem und zweitem Fehlersignal anzeigt, wenn die Differenz innerhalb eines vorbestimmten Bereiches von Referenzsignalwerten liegt und daß sie fernerhin dazu eingerichtet ist, das Ausgangssignal im zweiten Betriebsfall abzugeben, das anzeigt, welches Ausgangssignal ordnungsgemäß arbeitet, wenn jene Differenz nicht innerhalb des vorbestimmten Bereiches der Referenzsignalwerte liegt.

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7. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionsgeneratoren auf die Ausgangssignale der dritten Vorrichtung in einer Weise ansprechen, die Trimmsignale hervorbringt, die individuelle Qualitätsdifferenzen bei der Fertigung und Zusammensetzung des Triebwerks, Triebwerkssensorfehler und Triebwerksabnutzung widerspiegeln.

8. System nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Fehlersignal ein Differenzsignal aus der Vorverdichter-Istdrehzahl und einer Solldrehzahl ist,und daß das zweite Fehlersignal ein Differenzsignal zwischen der Maschinen-Isttemperatur und einer Solltemperatur ist.

9. Verfahren zum Nachstellen des Schubes eines Gasturbinenstrahltriebwerks über seine Lebensdauer, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Messen eines ersten Triebwerks-Betriebsparameters, Vergleichen des ersten Parameters mit einem ersten Referenzwert und Erzeugung eines ersten Fehlersignals daraus, Messen eines zweiten Triebwerks-Betriebsparameters, Vergleichen des zweiten Parameters mit einem zweiten Referenzwert und Erzeugung eines zweiten Fehlersignals daraus, Vergleichen des ersten mit dem zweiten Fehlersignal und Ermittlung eines den Triebwerks-Erhaltungszustand anzeigenden Signals, und Abmessung des Kraftstoffflusses in Abhängigkeit vom ersten Fehlersignal, zweiten Fehlersignal und Erhaltungszustandsignal zum Zwecke der Nachstellung des Triebwerksschubes,um ein im wesentlichen festes Verhältnis zwischen dem Istschub und einem gewünschten Sollschub über die Lebensdauer des Triebwerks aufrechtzuerhalten.

10. Schubsteuerungssystem für ein Gasturbinen-Strahltriebwerk zum Ausgleich von alterungsbedingten Änderungen des Schubes, enthaltend mehrere Vorrichtungen zum Bestimmen von Fehler-

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Signalen, die mehrere Abweichungen von Triebwerks-Betriebsparametern von einer Mehrzahl von Referenzwerten anzeigen und eine zusätzliche Vorrichtung, die auf die Fehlersignale anspricht, um den Triebwerksschub so zu verändern, daß er mit einem gewünschten Soll-Schub übereinstimmt, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite zusätzliche Vorrichtung vorgesehen ist, um den Triebwerksschub während der Lebensdauer des Triebwerks nachzustellen, um ein im wesentlichen festes Verhältnis zwischen dem Istschub und dem gewünschten Sollschub über die Lebensdauer des Triebwerks aufrechtzuerhalten .

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