DE3414588C2 - - Google Patents
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- DE3414588C2 DE3414588C2 DE3414588A DE3414588A DE3414588C2 DE 3414588 C2 DE3414588 C2 DE 3414588C2 DE 3414588 A DE3414588 A DE 3414588A DE 3414588 A DE3414588 A DE 3414588A DE 3414588 C2 DE3414588 C2 DE 3414588C2
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- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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- G05B9/02—Safety arrangements electric
- G05B9/03—Safety arrangements electric with multiple-channel loop, i.e. redundant control systems
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Description
Die Erfindung betrifft ein Motorsteuersystem nach dem Ober
begriff des Anspruchs 1.
Die Steuerung von Flugzeugmotoren wird zunehmend elektrisch
durchgeführt, anstelle von mechanischen oder
hydraulischen Übertragungen. Die elektrische Steuerung
ermöglicht eine größere Flexibilität, Automation und
einen besseren Wirkungsgrad zusammen mit einer Gewichtsverminderung.
Es sind eine Reihe von Steuersystemen
bekannt, welche die Folgen reduzieren, die
auftreten können, wenn im Steuersystem eine Komponente
ausfällt oder ein Fehler in der Software auftritt.
Beispielsweise ist es bekannt, einen Begrenzer zu verwenden,
bei dem es sich entweder um eine mechanische
oder um eine elektrische Vorrichtung handelt, der in
Wirkung tritt, um zu verhindern, daß beim Rotor extreme
Betriebsbedingungen auftreten, wie beispielsweise eine
zu hohe oder zu niedrige Kraftstoffzufuhr zum Motor,
wodurch dessen sichere Arbeitsweise nicht mehr gewährleistet
wäre. Der Begrenzer hält die Betriebswerte
innerhalb sicherer Grenzwerte selbst wenn vom
Steuersystem Befehle vorliegen, diese Grenzwerte zu
überschreiten.
Beispielsweise wird bei einem Motorsteuersystem der eingangs genannten Art, wie es
aus der DE 32 39 052 A1 bekannt ist, die Motordrehzahl einer Brennkraftmaschine
durch einen Drehzahlbegrenzer, dem Betriebsparameter zugeführt werden, unter
der zulässigen Höchstdrehzahl gehalten, indem ab einer vorgegebenen Drehzahl das
der Maschine zugeführte Kraftstoff-Luftgemisch abgemagert und gleichzeitig ein
früherer Zündzeitpunkt eingestellt wird.
Aus der US 40 32 757 ist es bekannt, zwei von einander
getrennte Steuerwege vorzusehen, von denen jeder in der
Lage ist, unabhängig vom anderen Steuerweg zu arbeiten,
wobei es weiterhin bekannt ist, Überwachungssysteme vorzusehen,
die bei einer Fehlfunktion in einem der
Steuerwege auf den anderen Steuerweg umschalten.
Solche zwei Steuerwege aufweisenden Steuersysteme
erhöhen die Sicherheit, trotzdem kann es jedoch
Schwierigkeiten bereiten, festzustellen, welche der
beiden Steuerwege korrekt arbeitet. Für bestimmte
Anwendungsfälle können derartige Systeme auch zu
teuer sein.
Es besteht die Aufgabe, das Steuersystem so auszubilden,
daß das Erkennen einer Fehlfunktion in einer der Steuerwege
sicherer und rascher erfolgen kann.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind
den Unteransprüchen entnehmbar.
Das Arbeitsprinzip beruht hierbei darauf, daß wenn
der Motor über eine bestimmte Zeitdauer von bei
spielsweise einer Sekunde hinweg außerhalb bestimmter
Grenzwerte betrieben wird, dies bedeutet, daß die vom
ersten Steuerweg erzeugten Steuersignale fehlerhaft
sind, so daß die Steuerung dann automatisch vom
alternativen zweiten Steuerweg übernommen wird Die
hierbei verwendete Monitoreinheit erzeugt beispiels
weise ein Ausgangssignal, wenn der Motor über eine be
stimmte Zeitdauer hinweg mit einer Drehzahl betrieben
wird, die oberhalb einer Maximaldrehzahl oder unter
halb einer Minimaldrehzahl liegt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungs
beispielen näher erläutert. Diese befassen sich mit
Steuersystemen zur Steuerung des Betriebs von Flugzeug
gasturbinen. Es zeigt
Fig. 1 ein vereinfacht dargestelltes Steuer
system;
Fig. 2 das Steuersystem nach Fig. 1 in Einzel
heiten;
Fig. 3 eine graphische Darstellung der Tur
binendrehzahl in Abhängigkeit der
Gashebelstellung und
Fig. 4 Teile eines weiteren Steuersystems mit
veränderbaren Grenzwerten.
Das Steuersystem nach Fig. 1 weist eine Steuereinheit
1 auf, der über die Leitungen 2 verschiedene Eingangs
signale zugeführt werden, wie beispielsweise ein Eingangs
signal über den Steuerhebel 3 des Piloten. Die Steuer
einheit 1 erzeugt Ausgangssignale, die über die Leitung
4 einer Kraftstoffzuflußsteuereinheit 10 zugeführt werden.
Die Zuflußsteuereinheit 10 steuert den Kraftstoffzu
fluß WF zur Gasturbine 11, so daß die Steuereinheit
1 und die Zuflußsteuereinheit 10 zusammen arbeiten, um
den Schub der Turbine entsprechend den Wünschen des
Piloten zu verändern. Eine Änderung der Stellung
des Steuerhebels 3 bewirkt also eine Veränderung
des Kraftstoffzuflusses WF zur Turbine. Das Steuer
system umfaßt weiterhin eine Begrenzereinheit 20,
der Eingangssignale über die Leitungen 21 bis 23 zuge
führt werden. Diese Signale beziehen sich auf den Be
triebszustand der Turbine 11. Das Signal in der Leitung
21 ist beispielsweise repräsentativ für die Turbinen
raddrehzahl N1, das Signal der Leitung 22 ist repräsentativ
für die Gasgeschwindigkeit N2 der Turbine und das Signal
der Leitung 23 gibt die Turbinentemperatur TGT wieder.
Die Begrenzereinheit 20 erzeugt Ausgangssignale in der
Leitung 25, die zugeführt werden einem Steuerventil 26,
das getrennt ist vom Steuerventil, das der Zuflußsteuer
einheit 10 zugeordnet ist. Die Begrenzereinheit 20 arbei
tet in bekannter Weise und verhindert, daß die Turbine
11 in einem nicht sicheren Betriebszustand arbeitet.
Dies bedeutet also, daß die Begrenzereinheit 20 ver
hindert, daß die Turbine bei Drehzahlen oder Temperaturen
arbeitet, die groß genug sind, um Schäden zu bewirken.
Andererseits verhindert die Einheit 20 eine Arbeitsweise
bei Drehzahlen und Temperaturen, die zu gering für
eine korrekte Arbeitsweise der Turbine sind. Die Be
grenzereinheit 20 erfaßt die Temperatur, Drehzahlen
und Geschwindigkeiten, die in der Turbine 11 auftreten.
Falls diese Eingangswerte anfangen, außerhalb des jeweils
zulässigen Bereichs zu wandern, übernimmt die Be
grenzereinheit 20 die Steuerung der Turbine von der
Steuereinheit 1, wodurch die Turbine innerhalb der
zulässigen Grenzen mit konstanten Werten arbeitet.
Gehen die gemessenen Betriebswerte jeweils in den nor
malen Arbeitsbereich zurück, bei denen eine sichere
Arbeitsweise der Turbine gewährleistet ist, dann wird
die Steuerung wiederum von der Steuereinheit 1 über
nommen. Die zuvorbeschriebene Arbeitsweise ist in
ihrer Gesamtheit bekannt.
Das Steuersystem weist zusätzlich auf eine Monitorein
heit 30, der ebenfalls die Eingangssignale zugeführt
werden, die der Begrenzereinheit 20 zugeführt werden.
Diese Monitoreinheit 30 umfaßt eine Zeitsteuerschal
tung 31, die ein Ausgangssignal für die Leitung 32 er
zeugt, falls die Eingangssignale anzeigen, daß die Tur
bine 11 bei oder nahe bei ihren Betriebsgrenzwerten durch
die Begrenzereinheit 20 über eine bestimmte Zeitdauer
hinweg betrieben wird, beispielsweise für mehr als eine
Sekunde. Die Tatsache, daß die Begrenzereinheit 20 für
mehr als eine Sekunde die Steuerung der Turbine 11 über
nommen hat, zeigt an, daß ein Fehler vorliegt in der
Steuereinheit 1, ihren Eingängen, der Kraftstoffzufluß
steuereinheit 10, dem zugehörigen Kraftstoffsteuer
ventil oder in der Turbine. Das Ausgangssignal von der
Monitoreinheit 30 auf der Leitung 32 wird zugeführt
einem weiteren in Fig. 1 nicht dargestellten Teil des
Systems, wodurch ein zweiter, alternativer Steuerweg
in Wirkung tritt, der die Steuerung von der Steuerein
heit 1 übernimmt. Der Begrenzereinheit 20 werden über die
Leitung 27 zusätzlich Signale von einer nicht darge
stellten Prüfvorrichtung innerhalb der Steuereinheit
1 zugeführt, wodurch es möglich ist, daß die Steuerein
heit die Begrenzereinheit bezüglich einer korrekten Ar
beitsweise überprüft, bevor die Turbine angelassen wird.
Als Ergebnis von Eigenüberprüfungen sowohl vor als auch
während des Betriebs der Turbine kann die Steuerein
heit selbst auf den alternativen Steuerweg umschalten.
Bei einem Fehler innerhalb der Begrenzereinheit 20,
die zu einer fehlerhaften Betriebsweise der Begrenzer
einheit führen kann, wird ebenfalls auf den alternativen
Steuerweg umgeschaltet. Der zweite alternative Steuer
weg kann unterschiedlich aufgebaut sein, entsprechend
dem Grad der gewünschen Sicherheit des Systems. In der
einfachsten Form kann dieser Steuerweg bestehen aus einer
direkten mechanischen Verbindung zwischen dem Steuerhebel
3 des Piloten und dem Kraftstoffsteuerventil, wobei die
Steuereinheit 1 übergangen wird. Bei einem weiteren
Ausführungsbeispiel kann dieser alternative Steuerweg
aus einer vollständigen Duplizierung des ersten Steuer
wegs bestehen, d. h. aus einer Duplizierung der Steuer
einheit 1 und der Kraftstoffzuflußsteuereinheit 10 ein
schließlich des Kraftstoffsteuerventils.
Ein zwei Steuerwege aufweisendes System wird nachfolgend
anhand der Fig. 2 erläutert. Die beiden Steuerwege
sind mit 100 und 200 bezeichnet, wobei beiden Steuerwegen
Eingangssignale von unterschiedlichen Sensoren zuge
führt werden, die die gleichen Betriebswerte der
Turbine erfassen. Beide Steuerwege 100, 200 erzeugen
nominell identische Ausgangssignale in den Leitungen 101
und 201, wobei jeweils einer der Ausgänge die Kraftstoff
zuflußsteuereinheit 300 steuert, wobei die Auswahl des
jeweiligen Ausgangs bestimmt wird durch die Relais 102
und 202.
Der erste Steuerweg 100 umfaßt eine Prozeßeinheit
103, der von einer Reihe von Sensoren 104 Eingangs
signale zugeführt werden. Weitere Eingangssignale
stammen vom Steuerhebel 105 des Piloten und von
einer Logikeinheit 250 des zweiten Steuerweges 200.
Die Prozeßeinheit 103 erzeugt Ausgangssignale für
die Leitungen 101, 106 und 107. Die Ausgangsleitung
106 ist verbunden mit einem Oder-Gatter 108 und einer
Logikeinheit 150, die ihrerseits Signale dem Steuerweg
200 und dort einer zweiten logischen Steuereinheit
250 zuführt. Das Ausgangssignal der Leitung 207 wird
einer Überwachungseinheit 109 zugeführt, deren Aus
gangssignal ebenfalls dem Oder-Gatter 108 zugeführt
wird. Dem Oder-Gatter 108 wird ein weiteres Signal
über die Leitung 110 von einem manuell betätigten Steuer
wegschalter 111 zugeführt. Im ersten Steuerweg 100 ist
weiterhin eine Monitoreinheit 112 und ein Begrenzungs-
oder Grenzdrehzahlschalter 113 enthalten. Dem Schalter
113 werden über die Leitungen 114 und 115 Signale zuge
führt, welche repräsentativ sind für die Turbinenrad
drehzahl N1 und die Gasgeschwindigkeit N2. Über die
Leitung 116 können dem Schalter 113 zusätzlich Signale
zugeführt werden, welche repräsentativ sind für die
Turbinentemparatur. Der Ausgang des Grenzschalters 113
steuert ein Relais 117, das in die Speiseleitung 118
geschaltet ist und ein weiterer Ausgang ist verbunden
mit dem Eingang des Monitors 112. Dem Monitor 112
werden weitere Eingangssignale vom Steuerhebel 105 des
Piloten zugeführt. Der Ausgang des Monitors ist verbunden
mit einem Eingang des Oder-Gatters 108.
Der Ausgang vom Oder-Gatter 108 ist über die Leitung
120 verbunden mit einem Eingang der Logikeinheit 150,
welche wie zuvor beschrieben auch mit der zweiten Logik
einheit 250 verbunden ist. Der Ausgang der Logikein
heit 150 des ersten Steuerwegs 100 steuert das Relais
102, welches in die Ausgangsleitung 101 von der Prozeß
einheit 103 geschaltet ist.
Der zweite Steuerweg 200 ist im wesentlichen gleich
aufgebaut wie der erste Steuerweg, wobei gleiche
Einer- und Zehnerziffern die gleichen Komponenten
darstellen. Die Eingänge für den zweiten Steuerweg 200
sind nominell identisch mit denjenigen des ersten Steuer
wegs, werden jedoch von separaten Sensoren 204 abge
griffen, damit auch Ausfälle von Sensoren erfaßt
werden können, um die Sicherheit des Systems zu er
höhen. Der Grenzwertschalter 213 im zweiten Steuer
weg steuert das Relais 217, das in die Energiezufuhr
leitung 118 zwischengeschaltet ist. Diese Energiezufuhr
leitung 118 ist verbunden mit einem Magnetventil 260,
über welches die Kraftstoffzufuhr zur Turbine ge
steuert werden kann, falls eines der Relais 117 oder
217 geschlossen ist. Ein separater von Hand betätig
barer Schalter 261 ist ebenfalls in die Energiezufuhr
leitung 118 geschaltet, wodurch unabhängig von der Ar
beitsweise der Relais 117 und 217 das Ventil 260 mit
Energie gespeist werden kann.
Beim Normalbetrieb ist das Relais 102 geschlossen und das
Relais 202 offen, wodurch Signale von der Leitung 101
des ersten Steuerwegs der Kraftstoffzuflußsteuereinheit
300 zugeführt werden. Die Prozeßeinheit 103 arbeitet auf
konventionelle Weise und führt der Einheit 300 Signale
zu, wodurch die Turbine in Übereinstimmung der Befehle
betrieben wird, die der Pilot über den Hebel 105 ein
gibt. Das Relais 202 wird vom Ausgangssignal der
Logikeinheit 250 offengehalten. Der erste Steuerweg
100 wird von der Steuerung der Zuflußsteuereinheit
300 durch die Logikeinheit 150 abgeschaltet, wenn eine
Fehlfunktion erfaßt wird, das durch ein Signal in
irgendeiner der drei Eingangsleitungen zur Logikein
heit 150 erfolgt. Der Eingang auf der Leitung 120 vom
Oder-Gatter 108 ist abhängig vom Vorhandensein eines
Signals an einem der vier Eingänge dieses Oder-
Gatters. Der erste Eingang über die Leitung 106 ist
direkt mit der Prozeßeinheit 103 verbunden. Dieses
Signal tritt auf, wenn eine Selbstüberprüfung innerhalb
der Prozeßeinheit zum Erfassen einer Fehlfunktion führte.
Der zweite Eingang des Oder-Gatters 108 stammt von der
Überwachungseinheit 109 welcher periodische kodierte
Signale von der Prozeßeinheit 103 zugeführt werden.
Die Erzeugung von korrekt kodierten Signalen ist ab
hängig von einer korrekten Funktion der Prozeßeinheit
103. Eine Fehlfunktion der Prozeßeinheit kann ange
zeigt werden durch einen Fehler im kodierten Signal,
der von der Überwachungseinheit 109 erfaßt wird. Der
dritte Eingang des Oder-Gatters ist verbunden mit
der Leitung 110, die zum Schalter 111 führt. Über diesen
Schalter kann der Flugingenieur auf den zweiten Steuer
weg umschalten durch entsprechendes Einstellen dieses
Schalters. Der vierte und letzte Eingang des Oder-
Gatters 108 ist mit der Monitoreinheit 112 verbunden.
Die Monitoreinheit 112 arbeitet entsprechend der Moni
toreinheit 30 in der Fig. 1 und erzeugt ein Ausgangs
signal, wenn diese Monitoreinheit erfaßt hat, daß der
Grenzwertschalter 113 für mehr als eine Sekunde im Be
trieb war. Dieser Grenzwertschalter 113 arbeitet als
Begrenzer wenn die Turbinendrehzahl sich einem Grenz
wert annähert oder diesen überschreitet, wobei dann
das Relais 117 geschlossen wird. Hierdurch wird das
Ventil 260 bestromt, wodurch die Kraftstoffzufuhr zur
Turbine in solchen Grenzen gehalten wird, daß die Tur
bine im sicheren Bereich arbeitet. Falls das Geschwindig
keits-, Drehzahl- oder Temperatursignal für mehr als
1 Sekunde über einem jeweiligen Maximalwert liegt,
dann erzeugt die Monitoreinheit 112 ein Ausgangssignal,
das dem Oder-Gatter 108 zugeführt wird. Gleiches gilt,
falls die vorgenannten Eingangssignale jeweils unter
einen vorbestimmten Wert absinken über einen Zeitraum
von mehr als einer Sekunde, wodurch dann die Monitor
einheit 112 ebenfalls dieses Signal erzeugt, wodurch
auf den zweiten Steuerweg 200 umgeschaltet wird, außer
der Pilot würde ein Abschalten der Turbine wünschen,
was er durch Einstellen des Hebels 105 oder des Schalters
261 bewirken kann. Öffnet die Logikeinheit 150 das
Relais 102 dann wird gleichzeitig über die Leitung
151 ein Eingangssignal der Prozeßeinheit 203 und der zweiten
Logikeinheit 250 des zweiten Steuerwegs 200 zugeführt.
Hierdurch wird das Ausgangssignal von der Prozeßeinheit
203 auf der Leitung 206 gelöscht, das zuvor bewirkt
hat, daß das Oder-Gatter 208 der Logikeinheit 250 ein
Signal zuführt, durch welches das Relais 202 offenge
halten wurde. Das Ausgangssignal des Oder-Gatters 208
geht somit auf Null, vorausgesetzt, es liegen keine
weiteren Signale an seinen anderen Eingängen an. Hier
durch wird das Relais 202 geschlossen. Der erste
Steuerweg wird sodann durch Signale abgetrennt gehalten,
welche von der Logikeinheit 250 über die Leitung 251
der Logikeinheit 150 zugeführt werden.
Tritt bei beiden Prozeßeinheiten 103 und 203 oder bei
deren Eingängen ein Fehler auf, der beispielsweise be
wirkt, daß eine extrem hohe Turbinendrehzahl auftritt,
dann schließen die beiden Grenzwertschalter 113 und 213
die beiden zugeordneten Relais 117 und 118. Hierdurch
wird das Magnetventil 260 betätigt, das eine hohe Kraft
stoffzufuhr zur Turbine verhindert.
Die zuvor beschriebenen Monitoreinheiten 112 und 212
haben feste Grenzen für die absoluten oberen und
unteren Betriebssicherheitsgrenzen der Turbine. Diese
Grenzen können jedoch auch einstellbar sein. In diesem
Zusammenhang können beispielsweise die Grenzen verändert
werden in Übereinstimmung mit der Einstellung des
Steuerhebels 105, beispielsweise derart, daß die unteren
Grenzwerte nach unten verschoben werden, wenn auf
eine niedere Schubkraft eingestellt wird. Bei einem
derartigen System wird dann offensichtlich früher
auf eine Fehlfunktion angesprochen, als dies der
Fall ist bei einem System, bei welchem feststehende
Grenzwerte bestehen. In Fig. 3 ist eine graphische
Darstellung wiedergegeben und zwar der Untergrenze L
und der Obergrenze U der Turbinendrehzahl N1 in Abhängig
keit der winkelmäßigen Einstellung des vom Piloten
betätigten Gasgriffes. Die Untergrenze L verläuft gerade
unterhalb der Kurve P1 entsprechend einer Turbinen
drehzahl bei Meereshöhe und kaltem Wetter, während die
Obergrenze U etwas oberhalb der Kurve P2 verläuft ent
sprechend einer Turbinendrehzahl bei einer Höhe von
35 000 Fuß.
Infolge der Zeitverschiebung zwischen einer Bewegung
des Gasgriffs und dem Zeitpunkt, wo die Turbine die
Schubkraft erreicht hat, die durch die Einstellung des
Hebels durch den Piloten erzeugt werden soll, folgt
der Betrieb der Turbine üblicherweise nicht den Kurven,
wie sie durch die Kurvenverläufe P1 und P2 dargestellt
sind. Ein typischer Verlauf des Turbinenbetriebs wird
verdeutlicht durch die Punkte 1 bis 13 für eine dis
kontinierliche Bewegung des Gashebels. Hieraus ergibt
sich, daß ein beträchtlicher Teil des Betriebszyklusses
außerhalb der Ober- und der Untergrenzen stattfindet,
dies jedoch keine Fehlfunktion des Steuersystems dar
stellt. Eine Umschaltung der Steuerwege bei einem Be
trieb außerhalb der Grenzen ist also unter diesen Um
ständen nicht wünschenswert. Um zu vermeiden, daß eine
unerwünschte Umschaltung der Steuerwege stattfindet,
wenn veränderbare Grenzwerte gesetzt werden, weist
die Monitoreinheit oder der Begrenzer eine Differenzier
einheit auf, der das Turbinenraddrehzahlsignal N1 zuge
führt wird und das hieraus ein Beschleunigungssignal
erzeugt. Ist die Turbinendrehzahl N1 unterhalb der
unteren Grenze L, dann erzeugt die Monitoreinheit eine
Steuerwegumschaltung nur dann, falls die Beschleunigung
null oder negativ ist über eine bestimmte Zeitdauer hin
weg, beispielsweise für eine Sekunde. Liegt beispiels
weise der Betriebszustand 2 vor, dann wird die Turbinen
drehzahl erhöht bis auf den Punkt 3 innerhalb der
Betriebsgrenzwerte, wodurch die Beschleunigung positiv
wird, so daß keine Steuerwegumschaltung auftritt. Ist
beispielsweise die Turbinendrehzahl N1 oberhalb der
Obergrenze, dann findet eine Steuerwegumschaltung nur
dann statt, falls die Beschleunigung null oder negativ
ist, was bedeutet, daß sich die Turbinendrehzahl nicht
dem gewünschten Wert annähert. Ein derartiges System
ist schematisch in Fig. 4 gezeigt.
In Fig. 4 ist die Prozeßeinheit mit 400 bezeichnet. Diese
umfaßt eine Prüfeinrichtung 401 die über die Leitung 402
Ausgangssignale der Kraftstoffzuflußsteuereinheit 403
zuführt. Eine Begrenzereinheit 404 führt über die Leitung
405 Ausgangssignale einem getrennten Begrenzungsventil
406 dann zu, wenn eingestellte Maximal- und Minimal
grenzen der Turbinendrehzahl NU bzw. NL oder der Tempera
tur überschritten werden. Diese Grenzwerte sind nicht
mit der Einstellung des Gashebels veränderbar sondern
sind Festwerte, die eine sichere Betriebsweise der
Turbine begrenzen. In Fig. 3 sind diese beiden festen
Grenzwerte eingezeichnet. Dem Begrenzer 404 werden die
üblichen Eingangssignale zugeführt. Er erzeugt Turbinen
drehzahlsignale N1, welche über die Leitung 407 der
Monitoreinheit 410 zugeführt werden. Der Begrenzer weist
weiterhin eine Differentialeinheit 411 auf, welche ein
Beschleunigungssignal N′1 erzeugt, das über die Leitung
412 der Monitoreinheit 410 zugeführt wird. Die Monitor
einheit 410 weist eine Prozeßeinheit 413 auf, die einen
Matrixspeicher 414 umfaßt, in welcher die veränder
baren Grenzwerte der Turbinendrehzahl N1 in Abhängig
keit von der Gashebeleinstellung gespeichert sind, siehe
Fig. 3. Falls die Drehzahl N1 über der Obergrenze U
liegt, dann wird der Beschleunigungswert N′1 einer ersten
Prüfeinheit 415 zugeführt, die ein Ausgangssignal an die
Leitung 420 abgibt, falls dieser Beschleunigungswert
gleich null oder positiv ist. Liegt die Turbinendreh
zahl N1 unterhalb der Untergrenze L, dann wird eben
falls der Beschleunigungswert N′1 einer Testeinheit 416
zugeführt, die ein Ausgangssignal an die Leitung 420
abgibt, falls dieser Beschleunigungswert gleich null
oder negativ ist. Die Leitung 420 von den Ausgängen
der beiden Testeinheiten 415 und 416 ist verbunden
mit einem Oder-Gatter 421 innerhalb der Monitoreinheit
410. Der andere Eingang des Oder-Gatters 421 ist ver
bunden mit der Leitung 405 und somit mit einem Ausgang
des Begrenzers 404. Tritt ein Signal entweder in der
Leitung 420 oder der Leitung 405 zum Oder-Gatter 421
auf, dann wird in der Leitung 422 ein Ausgangssignal
erzeugt, das einem Zeitschalter 430 zugeführt wird. Das
Zeitschaltintervall des Zeitschalters 430 ist einstell
bar und beträgt im gezeigten Ausführungsbeispiel ent
weder eine oder fünf Sekunden. Diese Einstellung wird
vorgenommen durch das Und-Gatter 431. Falls ein Signal
in der Leitung 422 auftritt und dieses länger andauert
als das eingestellte Zeitintervall, erzeugt der Zeit
schalter 430 ein Ausgangssignal, das vom Ausgang der
Monitoreinheit über die Leitung 433 der Logikeinheit
440 zugeführt wird. Diese Logikeinheit 440 bewirkt
ein Umschalten auf einen alternativen hier nicht dar
gestellten Steuerweg und öffnet die Relais 441 und 442,
welche in die Leitungen 402 und 405 zwischengeschaltet
sind.
Im Normalbetrieb ist der Zeitschalter 430 auf das
Ein-Sekunden-Intervall eingestellt. Der Zweck der
zweiten Intervallzeit von fünf Sekunden besteht darin,
die Turbine durch das dargestellte Steuersystem zu
steuern, wenn die Verbrennung in der Turbine unter
brochen wurde und die Prozeßeinheit 400 die Turbine
wieder korrekt zünden soll. Dem Und-Gatter 431 werden
zwei Eingangssignale zugeführt, nämlich ein erstes
Signal von der Prozeßeinheit 400 über die Leitung 444,
was anzeigt, das eine Zündung stattfindet, wobei
über die Leitung 445 dem Zünder 446 Zündsignale zuge
führt werden. Das andere Signal stammt von der Kraft
stoffzuflußsteuereinheit 403, wird über die Leitung
447 zugeführt und zeigt an, daß der Kraftstoffdurch
fluß WF nicht gleich dem minimalen Kraftstoffdurchfluß
WFMIN.
Claims (10)
1. Motorsteuersystem mit einer ersten Steuereinheit, die in Abhängigkeit von
Eingangssignalen Steuersignale zur Steuerung des Betriebs des Motors erzeugt,
mit einem Begrenzer, dem Signale entsprechend dem Betriebszustand des Motors
zugeführt werden und dessen Ausgangssignale den Betriebszustand innerhalb
von Grenzwerten halten, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite
Steuereinheit (200) vorgesehen ist, die die Steuerung des Motors (11) von der
ersten Steuereinheit (100) übernimmt, wenn ein diesbezügliches Umschaltsignal
auftritt und daß weiterhin eine Monitoreinheit (30, 112, 410) vorgesehen
ist, die einen Zeitschalter (31, 430) aufweist und die das Umschaltsignal erzeugt,
wenn der Motor (11) durch den Begrenzer (20, 113, 213, 404) über eine
vom Zeitschalter (31, 430) bestimmte Zeitdauer hinweg nahe oder außerhalb
der Grenzwerte betrieben wird.
2. Motorsteuersystem nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Monitoreinheit
(30, 112, 410) ein Ausgangssignal erzeugt, wenn
der Motor (11) über die bestimmte Zeitdauer hin
weg bei einer Drehzahl betrieben wird, die ober
halb einer Maximaldrehzahl oder unterhalb einer
Minimaldrehzahl liegt.
3. Motorsteuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß beide Steuer
einheiten (100, 200) jeweils eine Prozeßeinheit
(103, 203) aufweisen, die in Abhängigkeit der Eingangs
signale Steuersignale für den Motor (11) erzeugen,
wobei der Ausgang jeder Prozeßeinheit (103, 203)
mit einem Relais (102, 202) verbunden ist, deren
jeweilige Umschaltung gesteuert wird durch jeweils
eine Logikeinheit (150, 250).
4. Motorsteuersystem nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß jede Logikeinheit
(150, 250) verbunden ist mit der jeweils zugeordneten
Monitoreinheit (112, 212), der dem jeweils anderen
Steuerweg zugeordneten Logikeinheit (250, 150) und
der zugeordneten Prozeßeinheit (103, 203).
5. Motorsteuersystem nach Anspruch 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß jeder Logikeinheit
(150, 250) ein von einem handbetätigten Schalter
(111) erzeugtes Eingangssignal zugeführt wird.
6. Motorsteuersystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, daß jede Prozeßeinheit
(103, 203) ein kodiertes Signal in Abhängigkeit einer
korrekten Arbeitsweise der Prozeßeinheit erzeugt
und daß jede Steuereinheit (100, 200) eine Überwachungs
einheit (109, 209) aufweist, der das kodierte Sig
nal zugeführt wird und die ein Ausgangssignal für die
zugeordnete Logikeinheit (150, 250) erzeugt, wenn ein
Fehler im kodierten Signal vorhanden ist.
7. Motorsteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Be
triebsgrenzwerte des Motors (11) in Abhängigkeit
der Solldrehzahl des Motors verändert werden.
8. Motorsteuersystem nach Anspruch 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Monitoreinheit (410)
Signale zugeführt werden, welche repräsentativ sind
für die Änderungsgeschwindigkeit eines Betriebswertes
des Motors (11), und daß die Monitoreinheit ein Aus
gangssignal nur dann erzeugt, wenn bei der Solldreh
zahl des Motors dieser Betriebswert außerhalb eines
Grenzwertes liegt und die Änderungsgeschwindigkeit
dieses Betriebswertes über eine bestimmte Zeitdauer
hinweg nicht in Richtung auf eine Änderung des Be
triebswertes innerhalb seiner zulässigen Grenzen
verläuft.
9. Motorsteuersystem nach Anspruch 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Betriebszustand
die Ist-Drehzahl des Motors ist und die Änderungs
geschwindigkeit die Beschleunigung oder Verzögerung
der Motordrehzahl ist.
10. Motorsteuersystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch
gekennzeichnet, daß das System einen
Zeitschalter (430) umfaßt, der zwischen zwei ver
schiedenen Zeitschaltdauern umschaltbar ist und der
auf die längere Zeitschaltdauer umgeschaltet wird,
wenn ein Signal beim Anlassen des Motors (11) erzeugt
wird.
Applications Claiming Priority (1)
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