DE3447471A1 - Vorrichtung und verfahren zum feststellen der rotierenden stroemungsabloesung im verdichter eines triebwerkes - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum feststellen der rotierenden stroemungsabloesung im verdichter eines triebwerkes

Info

Publication number
DE3447471A1
DE3447471A1 DE19843447471 DE3447471A DE3447471A1 DE 3447471 A1 DE3447471 A1 DE 3447471A1 DE 19843447471 DE19843447471 DE 19843447471 DE 3447471 A DE3447471 A DE 3447471A DE 3447471 A1 DE3447471 A1 DE 3447471A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
compressor
pressure ratio
speed
flow separation
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE19843447471
Other languages
English (en)
Inventor
James Bailey Lake Worth Fla. Kelly
Charles William Stuart Fla. Schmitzer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Raytheon Technologies Corp
Original Assignee
United Technologies Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by United Technologies Corp filed Critical United Technologies Corp
Publication of DE3447471A1 publication Critical patent/DE3447471A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/001—Testing thereof; Determination or simulation of flow characteristics; Stall or surge detection, e.g. condition monitoring

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Description

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM FESTSTELLEN DER ROTIERENDEN STRÖMUNGSABLÖSUNG IM VERDICHTER EINES TRIEBWERKES.
Lie Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Feststellen der rotierenden Strömungsablösung im Verdichter eines Triebwerke s.
Gasturbinen-Triebwerke haben zwei Arten der instabilen Verdichterarbeit bzw. zwei Arten von Strömungsablösungen: die überwindbare Strömungsablösung, die als "Pumpen" bekannt ist, und die unüberwindbare, rotierende Strömungsablösung, die als "Stau" oder "Blockierung" bekannt ist. Diese Arten der Strömungsablösung sind bei Gasturbinen-Triebwerken allgemein bekannt und ihre Ursachen brauchen hier nicht erläutert zu werden. Es genügt zu sagen, daß diese Strömungsablösungen gewöhnlich während des Teillastbetriebes, d.h. während der Beschleunigung und der Verzögerung auftreten. Diese Strömungsablösungen treten sehr gerne bei Triebwerken auf, die Einrichtungen zur Schuberhöhung, d.h. nachbrenner aufweisen. Die Strömungsablösungen treten insbesondere dann auf, wenn die Einrichtungen zur Schuberhöhung anoder abgeschaltet werden. Ein Triebwerk, das eine überwindbare Strömungsablösung erfährt, kehrt von selbst in seinen Normalbetrieb zurück, auch wenn der Pilot einen spürbaren Schubverlust wahrnimmt, solange diese Störmungsablösung besteht. Andererseits kann eine unüberwindbare, rotierende Strömungsablösung sich nicht selbsttätig korrigieren. Eine unüberwindbare, rotierende Strömungsablösung zwingt den Piloten, das Triebwerk zu drosseln und schließlich ganz abzuschalten, bevor das Triebwerk einen übermäßig großen Schaden durch die immer mehr steigenden Gastemperaturen erleidet, die mit einer derartigen Strömungsablösung einhergehen. Der Pilot muß dann das Triebwerk von neuem anlassen.
Je schneller der Pilot merkt, daß das Triebwerk in einen Zustand eier unüberwindbaren Strömungsablösung geraten ist, destobesser
sind seine Chancen, daß er das Triebwerk von neuem anlassen kann. Triebwerke, die nicht mit einer Vorrichtung zum Feststellen einer unüberwindbaren, rotierenden Strömungsablösung ausgerüstet sind, machen es erforderlich, daß der Pilot den Geschwindigkeitsmesser und den Temperaturmesser des Triebwerks überwacht, um aufgrund dieser Ablesewerte und seines Urteilsvermögens zu entscheiden, ob er sich in einem Zustand der unüberwindbaren Strömungsablösung befindet oder nicht. Selbst wenn der Pilot genau in dem Augenblick auf die Meßinstrumente schaut, in welchem eine überwindbare oder unüberwindbare Strömungsablösung auftritt, gibt es eine Zeitverzögerung, bevor sich die Temperaturen und Geschwindigkeiten des Triebwerks in einem ausreichenden Maße ändern, um dem Piloten bewußt zu machen, daß er sich im Zustand einer Strömungsablösung befindet. Der Pilot muß dann auch zusätzlich eine Zeitlang warten, um Gewißheit zu erlangen, ob der Strömungsabriß nicht eine überwindbare Strömungsablösung ist, bevor er die verhältnismäßig drastische Entscheidung trifft, das Triebwerk abzustellen. Diese Verzögerung verringert weiterhin seine Chancen das Triebwerk mit Erfolg wieder anzulassen. Es ist daher erforderlich, daß eine Vorrichtung zum Feststellen einer unüberwindbaren Strömungsablösung in der Lage ist, zwischen einer unüberwindbaren Strömungsablösung und einer überwindbaren Strömungsablösung zu unterscheiden, um zu vermeiden, daß der Pilot unnötigerweise das Triebwerk abstellt und von neuem anläßt, was bestenfalls eine gefährliche Situation ist.
In der US-PS 3 426 322 ist eine Vorrichtung zum Feststellen einer instabilen Verdichterarbeit beschrieben, obgleich die Art der instabilen Verdichterarbeit bzw. die Art der Strömungsablösung in dieser Patentschrift nicht angesprochen ist. Die Vorrichtung nach dieser Patentschrift hat die nachstehend wiedergegebene, grundlegendeArbeitsweise. Immer wenn sich die Abgastemperatur oberhalb eines vorbestimmten Wertes befindet, und gleichzeitig die Geschwindigkeit des Triebwerks zwischen einem oberen und unteren Grenzwert liegt, und dieser Zustand über eine vorbe-
stimmte Zeitspanne andauert (Io Sekunden sind als Beispiel angegeben); wird ein Warnsignal erzeugt, welches dem Flugpersonal anzeigt, daß sich das Triebwerk in einem Zustand einer instabilen Verdichterarbeit bzw. in einem Zustand des Strömungsabrisses befindet. Wenn einmal angenommen wird, daß die bekannte Vorrichtung vor einer unüberwindbaren Strömungsablösung warnen soll, kann aus der vorstehenden Patentschrift nicht entnommen werden, wie gut die Vorrichtung zwischen einer unüberwindbaren Strömungsablösung und einer überwindbaren Strömungsablösung unterscheidet. Eines ist jedoch sicher, daß diese Vorrichtung wahrscheinlich nicht in der Lage ist, den Piloten vor einer instabilen Verdichterarbeit zu warnen, bevor die Zeitspanne der in die Vorrichtung eingebauten Verzögerung abgelaufen ist.
Die US-PS 3 867 717 lehrt, daß das Druckverhältnis des Verdichters während einer unüberwindbaren Strömungsablösung rasch abfällt. Das rasch abfallende Druckverhältnis wird daher oft als ein Anzeichen für das Vorliegen einer unüberwindbaren Strömungsablösung verv/endet. Wie in dieser Patentschrift jedoch hervorgehoben ist, kann der rasche Abfall des Druckverhältnisses des Verdichters auch auftreten, wenn das Triebwerk einfach verzögert wird. Das Druckverhältnis des Verdichters kann auch während eines normalen Fluges in großer Höhe sehr niedrig werden. Diese US-PS lehrt daher, daß ein Verlassen auf einen raschen Abfall des Verdichtungsverhältnisses des Verdichters allein zu falschen Angaben über einen Strömungsabriß im Verdichter führen kann. Um derartige falsche Angaben über den Strömungsabriß im Verdichter auszuschließen, lehrt die US-PS 3 867 717, daß auch die Abgastemperatur der Turbine überwacht werden muß. Ein Signal für eine Strömungsablösung wird nicht abgegeben, bis gleichzeitig das Druckverhältnis des Verdichters unter einen empirisch bestimmten Minimalwert abgesunken und die Abgastemperatur der Turbine über einen Bezugswert angestiegen ist.
Bei den beiden vorstehend erwähnten US-PSen 3 426 322 und 3 867 hängt die Feststellung über das Vorliegen einer unüberwindbaren Strömungsablösung von der Feststellung einer erhöhten Abgas-
temperatur ab. Während sich das Druckerhältnis nach dem Beginn des Strömungsabrisses nahezu schlagartig ändert, ändern sich die Abgastemperaturen langsamer. Die Abgastemperaturen stellen daher einen einschränkenden Faktor bei der Verkürzung der Zeit dar, die erforderlich ist,'um mit hoher Verläßlichkeit das Vorliegen einer unüberwindbaren Strömungsablösung feststellen zu können. Einige andere Patentschriften, die stellvertretend für den Stand der Technik auf dem Gebiet der Warnvorrichtungen für Strömungsablösungen stehen, sind die US-PSen 4 060 980, 4 118 und 4 137 710. Es besteht der Wunsch, diese Warnvorrichtungen sowohl im Hinblick auf eine Vereinfachung, als auch im Hinblick auf eine Verringerung der Zeitspanne zu verbessern, die erforderlich ist, um eine unüberwindbare Strömungsablösung ohne irgendeine Falschmeldung feststellen zu können.
Es ist daher Ziel und Zweck der Erfindung eine Warnvorrichtung für eine instabile Verdichterarbeit zu schaffen, die in der Lage
ist, zwischen einer überwindbaren Strömungsablösung und einer unüberwindbaren Strömungsablösung des Verdichters zu unterscheiden.
Ferner ist es Ziel und Zweck der Erfindung, eine Warnvorrichtung für eine unüberwindbare, rotierende Strömungsablösung zu schaffen, die das Vorliegen einer unüberwindbaren Strömungsablösung rascher und genauer feststellt als die bekannten Vorrichtungen.
Gemäß der Erfindung wird ein Ausgangssignal erzeugt, das eine unüberwindbare,rotierende Strömungsablösung des Verdichters anzeigt, wenn das gemessene Druckverhältnis des Verdichters bei einer dann vorliegenden korrigierten Geschwindigkeit des Triebwerks gleich oder kleiner als ein vorbestimmtes Druckverhältnis für diese korrigierte Geschwindigkeit des Triebwerks ist.
Es ist überraschenderweise festgestellt worden, daß bei jeder Geschwindigkeit des Triebwerks, die nach der Einlaßtemperatur
des Triebwerks korrigiert ist, ein kritisches Verdichter- Druckverhältnis P empirisch festgestellt werden kann, bei welchem
das tatsächliche Verdichter- Druckverhältnis nur innerhalb eines Bruchteils einer Sekunde nach dem Beginn einer unüberwindbaren, rotierenden Strömungsablösung im Verdichter immer unter das vorbestimmte Druckverhältnis fällt. Das tatsächliche Verdichter-Druckverhältnis fällt während einer überwindbaren Strömungsablösung selten unter das vorbestimmte Druckverhältnis. Es kann daher eine Reihe von kritischen Druckverhältnissen über den gesamten Bereich der Geschwindigkeiten des Triebwerks vorbestimmt werden. Die kritischen Druckverhältnisse können kontinuierlich mit den tatsächlichen Druckverhältnissen verglichen werden, um den Beginn einer unüberwindbaren Strömungsablösung innerhalb eines Bruchteils einer Sekunde nach dem Entstehen der Strömungsablösung feststellen zu können.Wenn das tatsächliche Druckverhältnis gleich oder kleiner als das planmäßig vorgegebene kritische Druckverhältnis ist, wird ein Ausgangssignal erzeugt, das eine Strömungsablösung anzeigt.
In diesen seltenen Fällen, in denen das tatsächliche Verdichter-Druckverhältnis während einer überwindbaren Strömungsablösung unter das kritische Druckverhältnis abfällt, bleibt das tatsächliche Druckverhältnis nicht länger als für die Dauer eines Bruchteils einer Sekunde unter dem kritischen Druckverhältnis. Die Dauer des Abfalls des Druckverhältnisses ist erfahrungsgemäß weniger als ein Zehntel Sekunde. Dadurch, daß sichergestellt ist, daß das tatsächliche Druckverhältnis für eine kurze Zeitspanne unter dem kritischen Druckverhältnis bleibt, bevor ein Signal für das Vorliegen einer unüberwindbaren Strömungsablösung abgegeben wird, kann eine Falschanzeige für eine unüberwindbare Strömungsablösung ohne eine nennenswerte Steigerung der Anzeigezeit vollständig vermieden werden.
Es ist ferner festgestellt worden, daß die Reihe der kritischen Druckverhältnisse in Form einer geradlinigen Beziehung zur korri-
gierten Läufergeschwindigkeit des Verdichters (korrigierte Triebwerks-Geschwindigkeit) dargestellt werden kann. Wenn daher NC die korrigierte Triebwerks-Geschwindigkeit und P„ das tatsächliche Druckverhältnis des Verdichters darstellen, kann ein konstantes Verhältnis für NC/PR (im nachstehenden "kritisches Abrißverhältnis" genannt) vorbestimmt werden. Wenn das kritische Abrißverhältnis gleich oder größer als die vorbestimmte Konstante ist, weiß man, daß eine unüberwindbare Strömungsablösung seit weniger als einem Bruchteil einer Sekunde im Gange ist oder innerhalb eines Bruchteils einer Sekunde auftreten wird.
Die vorliegende Erfindung stellt einen weiteren technischen Fortschritt auf dem Gebiet der Feststellung der Strömungsablösung über die am 21. Juni 1982 eingereichte US-Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 390 573 dar.
Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung näher hervor. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm und eine schematische Darstellung eines zwei Wellen aufweisenden Bläsertriebwerkes (Turbofan) mit der eingebauten, erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Feststellen der Strömungsablösung,
Fig. 2 eine graphische Darstellung, welche eine Parameterbeziehung des Triebwerks zeigt, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, und
Fig. 3 eine Abwandlungsform des in Fig. 1 gezeigten Blockdiagramms .
In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Warnvorrichtung für die Strömungsablösung diagrammartig dargestellt. Ein Gasturbinen-Triebwerk 10 ist in Fig. 1 schematisch gezeigt. Das Triebwerk 10 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einZweiwellen-Bläsertriebwerk mit Schuberhöhung. Das Bläsertriebwerk 10 hat einen Niederdruckverdichter 12, dem ein Hochdruckverdichter 14 nachfolgt. Der Niederdruckverdichter 12 enthält den Bläser und wird von einer Niederdruckturbine 16 angetrieben , die über eine Welle 18 mit dem Niederdruckverdichter 12 verbunden ist. Der Hochdruckverdichter 14 wird von einer Hochdruckturbine 20 angetrieben, die über eine Welle 22 mit dem Hochdruckverdichter 14 verbunden ist. Ein Brenner 24, dem Kraftstoff zugeführt wird, liefert Energie, um die Trubinen 16 und 20 anzutreiben. Ein Nachbrenner 26 ist in einer Abgasleitung 28 stromab der Turbine 16 angeordnet. Die durch die Turbinen hindurchtretenden Gase werden über eine Schubdüse 30 mit veränderlichem Querschnitt entspannt.
Bei einem Zweiwellen-Triebwerk tritt die unüberwindbare Strömungsablösung im Hochdruckverdichter auf. Die vorstehend erwähnte Beziehung zwischen dem Beginn des bei einem unüberwindbaren Strömungsabriß auftretenden Druckverhältnisses des Verdichters und der korrigierten Triebwerkgeschwindigkeit gilt daher nur, wenn die korrigierte Triebwerksgeschwindigkeit die korrigierte Geschwindigkeit des Läufers des Hochdruckverdichters ist. In ähnlicher V/eise muß das Druckverhältnis mindestens dem Druckverhältnis des Hochdruckverdichters 14 entsprechen, da es der Hochdruckverdichter ist, in welchem die Drücke während einer unüberwindbaren Strömungsablösung von den Regelwerten abweichen. Bei einem Zweiwellen-Triebwerk läßt sich ganz allgemein sagen, daß die hier angesprochenen Beziehungen zwischen dem Beginn einer unüberwindbaren Strömungsablösung und dem Verdichter-Druckverhältnis gültig sind, solange das Druckverhältnis von einem Punkt am Einlaß oder stromauf des Einlasses des Hochdruckverdichters 14 zu einem Punkt am Auslaß oder unmittelbar
stromab des Auslasses des Hochdruckverdichters, wie am Einlaß des Brenners 24 gemessen werden. Bei diesem besonderen Ausführungsbeispiel ist das verwendete Druckverhältnis gleich dem Druckverhältnis über beide Verdichter, auch wenn das Druckverhältnis nur über den Hochdruckverdichter ebenso gut den angestrebten Zweck erfüllt. Ein kritisches Druckverhältnis Pp kann dadurch vorbestimmt werden, daß eine unüberwindbare Strömungsablösung in einem Versuchstriebwerk bei einer gewünschten, korrigierten Geschwindigkeit NC des Triebwerks herbeigeführt und das tatsächliche Druckverhältnis bei Beginn der Strömungsablösung aufgezeichnet wird, welches das kritische Druckverhältnis Pp für diese Geschwindigkeit ist. Wenn diese Werte in einem Diagramm aufgezeichnet werden, in welchem das kritische Druckverhältnis über der korrigierten Triebwerksgeschwindigkeit abgetragen wird, scheinen die Werte in einer geraden Linie zu liegen. Wenn das Verfahren der kleinsten Quadrate angewandt wird, kann eine gerade Linie durch die Werte gezogen werden. Die Linie "A" der Fig. 2 zeigt eine derartige gerade Linie. Die Linie A wird im nachstehenden als "Abrißgerade" bezeichnet. Oberhalb der Abrißgerade befindet sich das Triebwerk in seinem normalen Betriebsbereich. Unterhalb der Abrißlinie liegt der Bereich der rotierenden Strömungsablösung-.des Hochdruckverdichters. Da die Abrißgerade eine gerade Linie ist, kann die Beziehung zwischen der korrigierten, dem Verdichter-Druckverhältnis entsprechenden Läufergeschwindigkeit des Hochdruckverdichters und der unüberwindbaren Strömungsablösung durch folgende Gleichung wiedergegeben werden:
NC >
wobei K eine Konstante mit einem Wert ist, welcher der Neigung der Abrißgeraden A entspricht. Wenn die Gleichung erfüllt ist, ist das Triebwerk gerade in einen Zustand unüberwindbarer Strömungsablösung geraten oder gerade dabei in einen Zustand mit unüberwindbarer Strömungsablösung zu kommen.
Es wird nun auf Fig. 1 Bezug genommen. Die Temperatur T der Gasströmung am Einlaß des Bläsers zum Niederdruckverdichter und die Geschwindigkeit N des Hochdruckverdichters werden gemessen und einer Teileinrichtung 32 zugeführt, welche die korrigierte Läufergeschwindigkeit N?C des Hochdruckverdichters errechnet und ein entspre-chendes Ausgangssignal erzeugt. In der Teileinrichtung 32 wird die gemessene Läufergeschwindigkeit des Hochdruckverdichters durchNT?/519 geteilt. Das Bestimmen der korrigierten Läufergeschwindigkeit ist allgemein bekannt und stellt einen Teil der vorliegenden Erfindung nicht dar.
Der Druck P _ am Einlaß zum Niederdruckverdichter (Einlaßdruck des Triebwerks) und der Druck ΡΏ am Einlaß des Brenners werden gemessen und einer Teileinrichtung 34 zugeführt, welche das Verhältnis Po/P_0 errechnet und ein Ausgangssignal PD erzeugt, das
Jj 1 c K
dem tatsächlichen Druckverhältnis über beide Verdichter entspricht .
Das Signal des Druckverhältnisses von der Teileinrichtung 34 und das korrigierte Signal der Läufergeschwindigkeit des Hochdruckverdichters von der Teileinrichtung 32 werden einer Teil-/ Vergleichseinrichtung 36 zugeführt, welche das Verhältnis NpC errechnet und dieses Verhältnis mit der vorbestimmten Kon-
stanten K der Abrißgeraden vergleicht. Wenn das Verhältnis kleiner als K ist, wird keine Maßnahme getroffen. Wenn das Verhältnis gleich oder größer als K ist, arbeitet das Triebwerk im Bereich der rotierenden Strömungsablösung des Diagramms in Fig. 2, worauf die Teil-jVergleichseinrichtung 36 ein entsprechendes Ausgangssignal 38 erzeugt.
Um selbst die kleinste Möglichkeit auszuschließen, daß das Triebwerk unterhalb der Abrißlinie aufgrund eines Druckverlustes im Teillastbetrieb als Folge einer überwindbaren Strömungsablösung arbeitet, wird das Ausgangssignal 38 kontinuierlich einer Zeitmeßeinrichtung 40 zugeführt, solange das Triebwerk im Bereich
der Strömungsablösung arbeitet. Die Zeitmeßeinrichtung 40 erzeugt ein Signal 42 für eine unüberwindbare Strömungsablösung, wenn die Zeitmeßeinrichtung das Ausgangssignal 38 von der Teil-/ Vergleichseinrichtung 36 ununterbrochen für eine vorbestimmte, kurze Zeitdauer X erhält, die nur in der Größenordnung von einem Zehntel einer Sekunde oder weniger zu sein braucht. Das Signal 42 für unüberwindbare Strömungsablösung von der Zeitmeßeinrichtung 40 kann verwendet werden, um dem Piloten das Vorliegen einer unüberwindbaren Strömungsablösung einfach anzuzeigen und/oder eine korrigierende Maßnahme selbstätig auszulösen. Die korrigierende Maßnahme kann beispielsweise das selbstätige Abschalten und erneute Anlassen des Triebwerks sein.
Die Teil-/Vergleichseinrichtung 36 kann gemäß der Erfindung durch eine im wesentlichen äquivalente Vorrichtung 36' ersetzt werden, die in Fig. 3 gezeigt ist. In diesem Fall wird das korrigierte Signal N?Cp für die Läufergeschwindigkeit des Hochdruckverdichters von der Teileinrichtung 32 einer Einrichtung 44 zur Erzeugung eines Druckverhältnisses zugeführt, welche ein planmäßiges kritisches Druckverhältnis Pn auf der Grundlage einer Kurve, wie der Kurve A in Fig. 2 , erzeugt. Das kritische Druckverhältnis Pn und das tatsächliche Druckverhältnis Pn werden einer Ver-
L/ K
gleichseinrichtung 46 zugeführt, die feststellt, ob P gleich oder kleiner .als Pp ist. Wenn dies der Fall ist, wird ein Ausgangssignal 38 erzeugt, welches der Zeitmeßeinrichtung 40 zugeführt wird, worauf der Vorgang in der gleichen Weise abläuft, v/ie dies anhand der Fig. 1 gezeigt und erläutert worden ist.
Obgleich die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, liegt es für einen Durchschnittsfachmann auf der Hand, daß verschiedene Änderungen in der Form und Einzelgestaltung der Erfindung vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen.
- Leerseite -

Claims (11)

  1. i.-Chem. Dr. Stehen ANDRAE
    Dipl.-Phys. Dieter FLACH
    Q^ HAUG 97 nc7
    iP^ KNEiSSL Z/< DEI
    ;teWtanwalte
    Stejftefr.«44, D-8000 München 80
    Anm.: United Technogolgies Corporation
    Hartford, Ct., V. St. A. Az: 298 Zi/Ul
    VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM FESTSTELLEN DER ROTIERENDEN STRÖMUNGSABLÖSUNG IM VERDICHTER EINES TRIEBWERKES
    Patentansprüche
    f1J Vorrichtung zum Feststellen der unüberwindbaren, rotierende;: Strömungsablösung im Verdichter eines Gasturbinen-Triebwerks, gekennzeichnet durch
    eine Einrichtung (N„) zum Feststellen der Geschwindigkeit des Verdichters und zum Erzeugen eines Signals (N), das der Geschwindigkeit des Verdichters entspricht; eine Einrichtung (Tp) zum Feststellen der Einlaßtemperatur (T) des Triebwerks und zum Erzeugen eines Signals, das der Einlaßtemperatur entspricht;
    eine Einrichtung (32) zum Empfangen des Geschwindigkejtssignals (N) des Verdichters und des Temperatursignals (T) sowie zum Erzeugen eines hieraus gebildeten Signals, das der korrigierten Geschwindigkeit (NC) des Verdichters entspricht;
    eine Einrichtung (34) zum Feststellen des tatsächlichen Lruckverhältnisses (PR ) über den Verdichter- und zum Erzeugen eines entsprechenden Signals;
    eine Vergleichseinrichtung (36) zum Empfangen des Signals für das Druckverhältnis und des korrigierten Signals für die Geschwindigkeit des Verdichters und zum Erzeugen eines Ausgangssignals, v/elches das Vorliegen einer Strömungsablösung im Verdichter anzeigt, wenn das tatsächliche Druckverhältnis (Pn) gleich oder kleiner ist als ein vorherbestimmter V/ert (P.„ der sich direkt mit der korrigierten Geschwindigkeit (NC) ändert.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Zeitmeßeinrichtung (40) zum Empfangen des Ausgangssignals von der Vergleichseinrichtung (36) und zum Erzeugen eines Ausgangssignals, welches das Vorliegen einer unüberwindbaren, rotierenden Strömungsablösung im Verdichter anzeigt, wenn das Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung kontinuierlich für eine vorbestimmte Zeitspanne empfangen wird.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasturbinen-Triebwerk ein Zweiwellen-Triebwerk mit einem Hochdruckverdichter (14) und einem Niederdruckverdichter (12) ist, und der Hochdruckverdichter einen Einlaß und einen Auslaß aufweist, und die Verdichtergeschwindigkeit (N) die Geschwindigkeit des Hochdruckverdichters ist, und die Einrichtung zum Feststellen des Druckverhältnisses eine Einrichtung zum Messen des Druckverhältnisses von einem Punkt am Einlaß oder stromauf des Einlasses des Hochdruckverdichters zu einem Punkt am Auslaß oder unmittelbar stromab des Auslasses des Hochdruckverdichters besitzt, wobei das-Druckverhältnis (PR )mindestens das Druckverhältnis über den Hochdruckver dichter umfaßt.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung (36) eine Einrichtung (46) für die Erzeugung eines kritischen Druckverhältnisses aufweist, welche das korrigierte Geschwindigkeitssignal empfängt und hieraus ein Signal erzeugt, das dem kritischen Druckverhältnis (p c) entspricht.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
    die Vergleichseinrichtung (36) eine Einrichtung aufweist, welche das korrigierte Geschwindigkeitssignal und das Signal für das tatsächliche Druckverhältnis empfängt und hieraus den Wert
    NC/P7, errechnet, sowie ein Ausgangssignal erzeugt, wenn der κ
    Wert NC/P_, gleich oder größer als ein vorbestimmter, konstanter K
    Wert K ist, welcher das Vorliegen einer unüberwindbaren, rotierenden Strömungsablösung im Verdichter anzeigt.
  6. 6. Verfahren zum Feststellen der unüberwindbaren, rotierenden Strömungsablösung im Verdichter eines Gasturbinen-Triebwerks, dadurch gekennzeichnet, daß
    die Verdichtergeschwindigkeit (N) festgestellt wird; die Einlaßtemperatur (T) des Triebwerks festgestellt wird; die korrigierte Verdichtergeschwindigkeit (NC) aus der Verdichtergeschwindigkeit (N) und der Einlaßtemperatur (T) errechnet wird;
    ein Druckverhältnis (PR) über den Verdichter festgestellt wird;und
    ein Ausgangssignal erzeugt wird, wenn das Druckverhältnis (P1,)
    gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert (Pn) ist, der sich direkt mit der korrigierten Geschwindigkeit des Triebwerks ändert, und daß das Ausgangssignal das Vorliegen einer unüberwindbaren Strömungsablösung im Verdichter anzeigt.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal nicht erzeugt wird, solange das Druck-
    verhältnis (PD) weniger lang ansteht als das kritischeDruck-K
    verhältnis (Pn), das eine vorherbestimmte Zeitspanne ansteht.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Triebwerk ein Zweiwellen-Triebwerk ist, die Verdichtergeschwindigkeit (N) die Geschwindigkeit des Hochdruckverdichters ist, und das Druckverhältnis (P0) ein Verdichter-Druckverhältnis ist , welches mindestens das Druckverhältnis über den Hochdruckverdichter umfaßt.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert NC/Pp eine Konstante für alle korrigierten Verdichtergeschwindigkeiten ist.
  10. 10. Verfahren zum Feststellen der unüberwindbaren, rotierenden Strömungsablösung im Verdichter eines Gasturbinen-Triebwerks, dadurch gekennzeichnet, daß
    die Geschwindigkeit (N) des Verdichters festgestellt wird; die Einlaßtemperatur (T) des Triebwerks festgestellt wird; die korrigierte Verdichtergeschwindigkeit (NC) aus der Verdichtergeschwindigkeit (N) und der Einlaßtemperatur (T) errechnet und ein vorbestimmtes, kritisches Druckverhältnis (Pn) erzeugt wird, das auf der Verdichtergeschwindigkeit und der Einlaßtemperatur beruht und sich direkt mit ihnen ändert; ein Druckverhältnis (P0) über den Verdichter festgestellt
    wird; und
    ein Signal für die Strömungsablösung erzeugt wird, wenn das Druckverhältnis (P0) gleich oder kleiner als das kritische Druckverhältnis (Pp) ist.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal für die Strömungsablösung nur erzeugt wird, wenn das Druckverhältnis (PR) gleich oder kleiner als das kritische Druckverhältnis (P„) ist, das kontinuierlich für eine vorherbestimmte, kurze Zeitspanne ansteht.
DE19843447471 1983-12-27 1984-12-27 Vorrichtung und verfahren zum feststellen der rotierenden stroemungsabloesung im verdichter eines triebwerkes Ceased DE3447471A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/565,486 US4581888A (en) 1983-12-27 1983-12-27 Compressor rotating stall detection and warning system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3447471A1 true DE3447471A1 (de) 1985-07-04

Family

ID=24258821

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19843447471 Ceased DE3447471A1 (de) 1983-12-27 1984-12-27 Vorrichtung und verfahren zum feststellen der rotierenden stroemungsabloesung im verdichter eines triebwerkes

Country Status (13)

Country Link
US (1) US4581888A (de)
JP (1) JPS60222529A (de)
KR (1) KR850004830A (de)
BE (1) BE901402A (de)
DE (1) DE3447471A1 (de)
DK (1) DK609484A (de)
FR (1) FR2557217B1 (de)
GB (1) GB2152142B (de)
GR (1) GR82530B (de)
IL (1) IL73864A (de)
IT (1) IT1181941B (de)
NL (1) NL8403734A (de)
NO (1) NO158964C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19812159A1 (de) * 1998-03-20 1999-09-23 Ruhrgas Ag Verfahren zum Regeln des Volumenstroms von Gas, insbesondere Erdgas, durch einen Turboverdichter

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3623696A1 (de) * 1986-07-14 1988-01-28 Dietmar Prof Dr Hennecke Verdichter mit einrichtungen zur verhinderung des pumpens
US4756152A (en) * 1986-12-08 1988-07-12 United Technologies Corporation Control for bleed modulation during engine deceleration
US4765133A (en) * 1986-12-08 1988-08-23 United Technologies Corporation Fuel control with smooth mode transition
US4773213A (en) * 1986-12-08 1988-09-27 United Technologies Corporation Engine control with smooth transition to synthesized parameter
US4748804A (en) * 1986-12-08 1988-06-07 United Technologies Corporation Inlet total temperature synthesis for gas turbine engines
US5002459A (en) * 1988-07-28 1991-03-26 Rotoflow Corporation Surge control system
USRE34388E (en) * 1989-04-13 1993-09-28 General Electric Company Method and apparatus for detecting stalls
US5012637A (en) * 1989-04-13 1991-05-07 General Electric Company Method and apparatus for detecting stalls
US5051918A (en) * 1989-09-15 1991-09-24 United Technologies Corporation Gas turbine stall/surge identification and recovery
US5448881A (en) * 1993-06-09 1995-09-12 United Technologies Corporation Gas turbine engine control based on inlet pressure distortion
DE69411950T2 (de) * 1993-12-23 1999-03-25 United Technologies Corp Erkennung des pumpens und ausblasens in einem gasturbinentriebwerk
US6067032A (en) * 1997-12-23 2000-05-23 United Technologies Corporation Method of detecting stalls in a gas turbine engine
US6164902A (en) * 1998-12-11 2000-12-26 United Technologies Corporation Controlling stall margin in a gas turbine engine during acceleration
JP4599652B2 (ja) * 2000-04-17 2010-12-15 株式会社Ｉｈｉ ジェットエンジンの制御方法及び制御装置
US6513333B2 (en) 2000-05-25 2003-02-04 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Surge detection system of gas turbine aeroengine
US6582183B2 (en) 2000-06-30 2003-06-24 United Technologies Corporation Method and system of flutter control for rotary compression systems
US7197870B2 (en) * 2004-10-14 2007-04-03 Hamilton Sundstrand Corporation Pressure/flow sensing stall recovery for a ram air turbine
US9273614B2 (en) * 2005-09-12 2016-03-01 Industrial Turbine Company (Uk) Limited Determination of a signal indicative of shaft power
US8240120B2 (en) * 2007-10-25 2012-08-14 United Technologies Corporation Vibration management for gas turbine engines
US7902999B2 (en) * 2008-04-18 2011-03-08 Honeywell International Inc. Gas turbine engine rotor lock prevention system and method
US7861578B2 (en) * 2008-07-29 2011-01-04 General Electric Company Methods and systems for estimating operating parameters of an engine
FR2962500B1 (fr) 2010-07-08 2012-09-14 Snecma Procede et dispositif de detection d'un decollement tournant affectant un compresseur de turbomachine
CN103080560B (zh) * 2011-03-31 2014-12-10 三菱重工业株式会社 气体压缩机的运转方法及具备气体压缩机的燃气涡轮
US9500200B2 (en) 2012-04-19 2016-11-22 General Electric Company Systems and methods for detecting the onset of compressor stall
WO2014098961A1 (en) * 2012-12-17 2014-06-26 United Technologies Corporation Two spool gas generator with improved pressure split
FR3089263B1 (fr) * 2018-12-03 2020-12-11 Safran Aircraft Engines Procédé et dispositif de détection d’un décollement tournant affectant un compresseur d’un turboréacteur
GB2574693B (en) * 2019-02-04 2021-02-24 Rolls Royce Plc Gas turbine engine shaft break mitigation
GB2574495B (en) * 2019-02-04 2021-02-17 Rolls Royce Plc Gas turbine engine shaft break mitigation
CN114323667B (zh) * 2022-01-06 2023-07-25 中国科学院工程热物理研究所 一种压气机高空环境试验系统及调节方法
CN114992150A (zh) * 2022-05-19 2022-09-02 西安热工研究院有限公司 燃煤电站风机失速的预警方法、装置及存储介质

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3426322A (en) * 1965-10-28 1969-02-04 Gen Electric Turbojet compressor stall warning indicator
US3867717A (en) * 1973-04-25 1975-02-18 Gen Electric Stall warning system for a gas turbine engine
US4060980A (en) * 1975-11-19 1977-12-06 United Technologies Corporation Stall detector for a gas turbine engine
US4117668A (en) * 1975-11-19 1978-10-03 United Technologies Corporation Stall detector for gas turbine engine
US4118926A (en) * 1977-02-28 1978-10-10 United Technologies Corporation Automatic stall recovery system
US4137710A (en) * 1977-01-26 1979-02-06 United Technologies Corporation Surge detector for gas turbine engines
DE3314143A1 (de) * 1982-06-21 1983-12-22 United Technologies Corp., 06101 Hartford, Conn. Stroemungsabrisserkennungsvorrichtung und -verfahren

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3849021A (en) * 1973-04-02 1974-11-19 Bendix Corp Compressor geometry control apparatus for gas turbine engine
JPS51143117A (en) * 1975-06-04 1976-12-09 Toyota Motor Corp Surge control system of gas turbine engine
US4164035A (en) * 1977-09-14 1979-08-07 Sundstrand Corporation Surge control for variable speed-variable geometry compressors

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3426322A (en) * 1965-10-28 1969-02-04 Gen Electric Turbojet compressor stall warning indicator
US3867717A (en) * 1973-04-25 1975-02-18 Gen Electric Stall warning system for a gas turbine engine
US4060980A (en) * 1975-11-19 1977-12-06 United Technologies Corporation Stall detector for a gas turbine engine
US4117668A (en) * 1975-11-19 1978-10-03 United Technologies Corporation Stall detector for gas turbine engine
US4137710A (en) * 1977-01-26 1979-02-06 United Technologies Corporation Surge detector for gas turbine engines
US4118926A (en) * 1977-02-28 1978-10-10 United Technologies Corporation Automatic stall recovery system
DE3314143A1 (de) * 1982-06-21 1983-12-22 United Technologies Corp., 06101 Hartford, Conn. Stroemungsabrisserkennungsvorrichtung und -verfahren

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19812159A1 (de) * 1998-03-20 1999-09-23 Ruhrgas Ag Verfahren zum Regeln des Volumenstroms von Gas, insbesondere Erdgas, durch einen Turboverdichter

Also Published As

Publication number Publication date
IT8424261A0 (it) 1984-12-27
NO158964B (no) 1988-08-08
IL73864A (en) 1993-01-14
IL73864A0 (en) 1985-03-31
GR82530B (en) 1985-02-11
IT8424261A1 (it) 1986-06-27
US4581888A (en) 1986-04-15
JPS60222529A (ja) 1985-11-07
JPH0472056B2 (de) 1992-11-17
IT1181941B (it) 1987-09-30
KR850004830A (ko) 1985-07-27
NO158964C (no) 1988-11-16
GB2152142B (en) 1987-06-17
FR2557217B1 (fr) 1986-12-19
BE901402A (fr) 1985-04-16
DK609484D0 (da) 1984-12-19
NL8403734A (nl) 1985-07-16
NO845116L (no) 1985-06-28
DK609484A (da) 1985-06-28
FR2557217A1 (fr) 1985-06-28
GB8431274D0 (en) 1985-01-23
GB2152142A (en) 1985-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3447471A1 (de) Vorrichtung und verfahren zum feststellen der rotierenden stroemungsabloesung im verdichter eines triebwerkes
DE69010080T2 (de) Brennstoffregelsystem eines Gasturbinenmotors mit verbesserter Wiederzündfähigkeit.
DE69910022T2 (de) Vorrichtung zur erkennung eines wellenbruchs
DE69006437T2 (de) Feststellung und Zurückführung von Abreissgebiet/Pumpen einer Gasturbine.
DE3686122T2 (de) Testgeraet fuer duesenmotor.
DE69308031T2 (de) Monitor für den teilweisen motorschaden und detektor für den antriebswellenschaden eines mehrmotorigen flugeugs
DE2652729A1 (de) Detektor und verfahren zum feststellen des stroemungsabrisses in einem gasturbinentriebwerk
DE60209928T2 (de) Verfahren zum starten einer gasturbine
EP2038517B1 (de) Verfahren zum betrieb einer gasturbine sowie gasturbine zur durchführung des verfahrens
DE2652730A1 (de) Detektorsystem und verfahren zum feststellen des stroemungsabrisses in einem gasturbinentriebwerk
DE3544821A1 (de) Verfahren zum regeln von turbokompressoren zur vermeidung des pumpens
DE69732258T2 (de) Verfahren zur Anzeige der Ausgangsleistung einer Turbine
DE2652728A1 (de) Detektor und verfahren zum feststellen des stroemungsabrisses in einem gasturbinentriebwerk
DE1912383A1 (de) Steuerungssystem fuer Gasturbinen
DE69732884T2 (de) Elektronisch steuerbares Abblaseventil
EP1825147A1 (de) Verfahren zum betrieb eines stromrichtergespeisten verdichters
DE4221805A1 (de) Verfahren und Einrichtung zum Starten einer Gasturbine
DE68903746T2 (de) Startmethode und -vorrichtung fuer eine gasturbine.
DE69401149T2 (de) Schutz gegen die Löschung und/oder Pumpen einer Gasturbine bei Eindringen von Wasser
DE3739805C3 (de) Vorrichtung zum Regeln der Drehzahl einer Brennkraftmaschine
DE69022880T2 (de) Hubschraubersteuerung mit mehreren Programmen für die Vorhersage des Abklingens der Rotorgeschwindigkeit.
DE4011118A1 (de) Verfahren und anordnung zum erkennen von stroemungsabrissen
EP0579794B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum beurteilen der funktionsfähigkeit einer lambdaregelung
DE69107892T2 (de) Schubmessung für Gasturbinenmotor.
DE2623945A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum beeinflussen des beschleunigungsplans in abhaengigkeit von einer kompressorabzapfung

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8125 Change of the main classification

Ipc: F04D 27/02

8131 Rejection