DE69505166T2 - Verfahren zum Erkennen des Pumpens - Google Patents
Verfahren zum Erkennen des PumpensInfo
- Publication number
- DE69505166T2 DE69505166T2 DE69505166T DE69505166T DE69505166T2 DE 69505166 T2 DE69505166 T2 DE 69505166T2 DE 69505166 T DE69505166 T DE 69505166T DE 69505166 T DE69505166 T DE 69505166T DE 69505166 T2 DE69505166 T2 DE 69505166T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- speed
- shaft
- gas generator
- power turbine
- breakthrough
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title description 5
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims description 36
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 11
- 230000036461 convulsion Effects 0.000 claims description 3
- 238000009795 derivation Methods 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 31
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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)
- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft die Feststellung von Verdichterstößen oder -blockaden in einem Gasturbinenwerk, und insbesondere die Feststellung derartiger Stöße in einer Dual-Spulen-Gasturbine.
- In einem Gasturbinenwerk können die Blätter des Verdichters ähnlich wie bei einem Flugzeugflügel blockieren. Wenn die Beziehung zwischen der Geschwindigkeit der zuströmenden Luft und der Geschwindigkeit des Flügels einen zu hohen effektiven Angriffswinkel erzeugt, blockiert der Flügel und hört auf, Luft zu pumpen. Wenn eine ausreichende Anzahl von Flügeln blockiert und den Betrieb des Verdichters beeinträchtigen, ist das Phänomen als Stoß bekannt.
- Während eines Stoßes eines Gasturbinenwerks nimmt der Combustordruck sofort und scharf ab. Dies tritt auf, weil die Luft nicht in den Combustor gepumpt wird, während die Luft in dem Combustor weiterhin durch die Turbine austritt. Aufgrund des verringerten Drucks in dem Combustor folgt unmittelbar eine Abnahme der Energie, die zu der Turbine geliefert wird.
- Stöße können während einer rampenartigen bzw. stufenförmigen Erhöhung der Leistung häufig auftreten, wenn die Erhöhung für bestimmte Bedingungen zu rasch auftritt, welche durch das Triebwerk erfahren werden. Wenn ein Stoß bei einem derartigen Betrieb auftritt, besteht die korrigierende Aktion in einer sofortigen Verringerung des Kraftstoffdurchsatzes, bis der Stoßvorgang stoppt und daraufhin in einer Rückkehr zu einer Energiestufe, die tiefer liegen kann als die ursprüngliche Stufe.
- Es ist wichtig, die Stöße aufgrund der hohen Spannungen und Lasten, die mit ihnen verbunden sind, festzustellen.
- In der FR-A-2 646 208 ist ein Gasturbinen-Triebwerkssteuerungssystem bekannt, welches ein Verdichterauslaßventil als Funktion der Änderungsgeschwindigkeit der Verdichterdrehzahl bestimmt durch die Flugbedingung und in Hinsicht auf die Triebwerksenergiepegel moduliert, um es dem Verdichter zu erlauben, während Motorübergängen näher an der Stoßlinie zu arbeiten.
- Ein bisheriges Verfahren zur Feststellung des Stoßes umfaßt das Erfassen einer Abnahme des Verdichteraustragdrucks. Hierbei handelt es sich um ein akzeptables Verfahren, wobei jedoch der Parameter nicht stets verfügbar ist.
- Es besteht deshalb ein Bedarf an einem alternativen Verfahren zur Feststellung eines Verdichterstoßes.
- In Übereinstimmung mit der Erfindung ist bereitgestellt:
- Ein Verfahren zum Feststellen eines Verdichterstoßes in einem Doppel- bzw. Dual-Spulen-Gasturbinentriebwerks, das eine Gasgeneratorwelle und eine Nutzleistungsturbinenwelle hat, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
- Messen der Drehzahl der Gasgeneratorwelle;
- Bestimmen der doppelten Ableitung der Drehzahl der Gasgeneratorwelle;
- Festlegen eines ersten negativen Grenzwerts für die doppelte Ableitung der Drehzahl der Gasgeneratorwelle;
- Festlegen eines zweiten positiven Grenzwerts für die doppelte Ableitung der Drehzahl der Gasgeneratorwelle;
- Vergleichen der bestimmten doppelten Ableitung der Drehzahl der Gasgeneratorwelle mit dem ersten und dem zweiten Grenzwert;
- Erfassen eines Drehzahldurchbruchs des ersten Grenzwerts und des zweiten Grenzwerts innerhalb einer ersten festgelegten Zeitspanne und Erklären eines ersten potentiellen Stoßzustands bei Vorhandensein des Drehzahldurchbruchs;
- Messen einer Leistungsfunktion der Leistung der Nutzleistungsturbinenwelle;
- Bestimmen der Rückwirkung auf die Leistungsfunktion der Nutzleistungsturbinenwelle;
- Festlegen eines dritten negativen Grenzwerts für die Rückwirkung auf die Nutzleistungsturbinenwelle;
- Festlegen eines vierten positiven Grenzwerts für die Rückwirkung auf die Nutzleistungsturbinenwelle;
- Vergleichen der Rückwirkung mit dem dritten und vierten Grenzwert;
- Erfassen eines Rückwirkungsdurchbruchs des dritten und vierten Grenzwerts innerhalb einer festgelegten Zeitspanne und Erklären eines zweiten potentiellen Stoßzustands bei Vorhandensein des Rückwirkungsdurchbruchs; und
- Erklären eines Stoßzustands nur dann, wenn der erste potentielle Stoßzustand innerhalb einer dritten festgelegten Zeitspanne des zweiten erklärten potentiellen Stoßzustands erklärt wird.
- Die Verwendung der Erfindung zum Feststellen eines Verdichterstoßes in einem Dual-Spulen-Gasturbinenwerk kann demnach zunächst das Messen der Drehzahl der Gasgeneratorwelle und das Erfassen der doppelten Ableitung dieser Wellendrehzahl umfassen. Hierbei handelt es sich effektiv um die Änderungsgeschwindigkeit der Beschleunigung der Welle. Diese doppelte Ableitung wird mit einem ersten negativen Grenzwert und einem zweiten positiven Grenzwert verglichen, wobei das Überschreiten dieser Grenzwerte erfaßt wird. Wenn sowohl der untere Grenzwert wie der hohe Grenzwert innerhalb einer vorbestimmten Zeit überschritten werden, wird ein erster potentielle Stoßzustand erklärt.
- In einigermaßen ähnlicher Weise kann das Drehmoment der Gasgeneratorwelle erfaßt werden und die Ableitung ermittelt werden. Dies wird mit einem weiteren niedrigen und hohen Grenzwert verglichen, wobei ein Überschreiten dieser Grenzwerte erfaßt wird. Wenn das Überschreiten beider Grenzwerte innerhalb einer zweiten vorbestimmten Zeit auftritt, wird ein potentieller Stoßzustand erklärt.
- Wenn sowohl der erste potentielle Stoßzustand wie der zweite potentielle Stoßzustand innerhalb einer dritten vorbestimmten Zeit auftritt, kann ein tatsächlicher Stoßzustand festgestellt werden.
- Wenn an der Nutzleistungswelle eine Last mit niedrigem Trägheitsmoment befestigt ist, ist die Drehzahl der Welle empfindlicher bzw. aussagekräftiger als das Drehmoment. Die doppelte Ableitung der Nutzleistungsturbinenwelle läßt sich auch in ähnlicher Weise zu derjenigen der Gasgeneratorwelle verwenden.
- Die Ruckwirkung des Rucks auf die Nutzleistungsturbinenwelle beeinträchtigt direkt die Beschleunigungsgeschwindigkeit der Welle und auch das durch die Welle übertragene Drehmoment. Die Ableitung der Beschleunigung (doppelte Ableitung der Geschwindigkeit) oder die Ableitung des Drehmoments wird deshalb abhängig vom Trägheitsmoment der Last verwendet.
- Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Dual-Spulen- Gasturbinenwerks;
- Fig. 2 zeigt ein Diagramm der Gasgeneratordrehzahl während einer Rampe bzw. Steigung mit und ohne Stoß;
- Fig. 3 zeigt ein Diagramm einer Gasgeneratorbeschleunigung während einer Rampe mit und ohne Stoß;
- Fig. 4 zeigt ein Diagramm der doppelten Ableitung der Gasgeneratordrehzahl während einer Steigung mit und ohne Stoß;
- Fig. 5 zeigt ein Diagramm der Wellennutzleistung in Pferdestärken der Nutzleistungswelle während einer Steigung mit und ohne Stoß;
- Fig. 6 zeigt ein Diagramm der Drehzahl der Nutzleistungswelle während einer Steigung mit und ohne Stoß;
- Fig. 7 zeigt ein Diagramm des Drehmoments der Nutzleistungswelle während einer Steigung mit und ohne Stoß;
- Fig. 8 zeigt die Ableitung des Drehmoments der Nutzleistungswelle während einer Steigung mit und ohne Stoß; und
- Fig. 9 zeigt ein Diagramm von sowohl der doppelten Ableitung der Gasgeneratordrehzahl wie des Drehmoments der Nutzleistungswelle entlang demselben Zeitmaßstab.
- In Fig. 1 ist ein Dual-Spulen-Gasturbinentriebwerk 10 mit einem Verdichter 12 und einer Turbine 14 auf einer Gasgeneratorwelle 16 gezeigt. Die verdichtete Luft von dem Verdichter wird zu einem Combustor 18 geleitet, wo Brennstoff mit den Gasen verbrannt wird, welche durch die Turbine 14 und außerdem eine Turbine 20 hindurchtreten.
- Die Turbine 20 ist auf einer Nutzleistungswelle 22 angebracht, an welcher eine hohe Drehmomentlast 24 befestigt ist, und zwar in Form von Hubschrauberblättern.
- Die von dem Combustor 18 ausgehend strömende Luft liefert Energie zu den beiden Turbinen 14 und 20 bzw. schiebt diese an. Ein Stoß in dem Verdichter 12 führt zu einer raschen Druckabnahme in dem Combustor 18 und damit zu einer schlagartigen Abnahme des Schubs gegen die zwei Turbinen. Sobald der Druck in dem Combustor abgenommen hat, ist der Verdichter 12 in der Lage, gegen diesen verringerten Gegendruck zu pumpen, was zu einer raschen Druckerhöhung in dem Combustor 18 führt. Dies führt zu einer raschen Leistungserhöhung, welche zu den Turbinen 14 und 20 geliefert wird.
- Fig. 2 zeigt auf der linken Kurve 26 die Gasgeneratordrehzahl in Umdrehungen pro Minute als Funktion der Zeit aufgetragen. Die anfängliche niedrige Drehzahl 27 ist gezeigt, während am Punkt 28 die Drehzahl beginnt, rampenartig gleichmäßig anzusteigen, um die Enddrehzahl 30 einzunehmen. Die rechte Kurve 32 zeigt dieselbe Anfangsdrehzahl 27 und die anfängliche Beschleunigungsgeschwindigkeitszunahme 28 mit einem rampenartigen Anstieg auf die Endgeschwindigkeit 30. In diesem Fall hat jedoch ein Verdichterstoß am Punkt 34 stattgefunden, was zu einer verringerten Drehzahlzunahmegeschwindigkeit 36 unmittelbar danach führt. Bei der Erholung von dem Stoß nimmt die Geschwindigkeit zu, wie durch den Kurvenabschnitt 38 gezeigt.
- Fig. 3 zeigt ein Diagramm der Ableitung der Drehzahl, die in Fig. 2 gezeigt ist und damit ein Diagramm der Beschleunigung der Gasgeneratorwelle. Bei der durch die Kurve 27 gezeigten konstanten Drehzahl ist die Beschleunigung null, wie durch einen Kurvenabschnitt 40 gezeigt. Während der Rampe bzw. des Anstiegs der Kurve 26 hat die Beschleunigung auf eine Größe zugenommen, die durch einen Kurvenabschnitt 42 gezeigt ist, während am Ende des Anstiegs die Beschleunigung auf null abnimmt, wie durch eine Kurve 43 gezeigt.
- Der rechte Kurvenabschnitt von Fig. 3 zeigt dieselbe Nullbeschleunigung bei 40 mit einem Anstieg 41 hinauf auf das Niveau 42. Beim Stoßzustand beginnend mit dem Punkt 34 tritt jedoch eine plötzliche Abnahme der durch eine Kurve 44 gezeigten Beschleunigung auf und eine sofortige Erholung, die durch die Kurve 46 gezeigt ist, zurück auf das ursprüngliche Beschleunigungsniveau 42. Der kurze zeitliche Abstand eines Einbruchs 44 und einer Erholung 46 differenziert bzw. unterscheidet diese Form als normale verringerte Beschleunigung 43 und erhöhte Beschleunigung 41.
- Fig. 4 wird deshalb als die doppelte Ableitung der Drehzahl N der Gasgeneratorwelle eingeführt, welche Drehzahl in Fig. 2 gezeigt ist. Hierbei handelt es sich auch um die Ableitung der in Fig. 3 gezeigten Beschleunigung. Wenn die Beschleunigung wie durch die Linie 41 gezeigt, zunimmt, erreicht die Änderungsgeschwindigkeit der Beschleunigung, gezeigt durch die Linie 48, einen Spitzenwert und fällt sofort, wie durch die Linie 50 gezeigt, wenn die Beschleunigung sich ändert, auf ein gleichmäßiges Niveau bei der Kurve 42. Wenn die Geschwindigkeit der Beschleunigung abnimmt, wie durch 43 gezeigt, fällt die Geschwindigkeitsänderung der Beschleunigung 52 in ähn licher Weise scharf und kehrt auf null zurück, wie durch die Kurve 54 gezeigt.
- Im rechten Kurvenabschnitt der Fig. 4 entsprechend der Energiezunahme, wenn eine Blockade auftritt, sind der Anfang und das Ende der Steigung bzw. Rampe identisch, wenn die normale Energie anwächst. Wenn jedoch am Stoßpunkt 34 die Beschleunigung fällt, wie durch die Kurve 44 gezeigt, bricht die Änderungsgeschwindigkeit der Beschleunigung 56 scharf ein, während die Erholung 46 zu einer scharfen Zunahme der Beschleunigungsgeschwindigkeit 58 auf ein hohes positives Niveau 59 führt. Hierauf folgt eine Rückkehr 60 zu dem konstanten Nullzustand 62. Genau dieser schlagartige niedrige Spitzenwert 63, gefolgt von einem hohen Spitzenwert 59 innerhalb einer extrem kurzen Zeit zeigt den Stoß an.
- Da es denkbar ist, daß ein bestimmter Manövrierzustand dies verursacht, ohne daß eine Blockade auftritt, wird auf Grundlage dieser zwei Spitzenwerte lediglich ein potentieller Stoßzustand (anstelle eines tatsächlichen Stoßzustands) erklärt. Wie nachfolgend erläutert, wird die Nutzleistungswelle geprüft und nur dann, wenn auch diese einen potentiellen Blockadezustand zeigt, wird ein tatsächlicher Blockadezustand erklärt. Unter bezug auf Fig. 5 ist die Zunahme der Wellenleistung in Pferdestärken durch die Kurve 66 gezeigt, und zwar aufgetragen gegenüber der Zeit während einer normalen Leistungszunahme. Da während dieser Zeit die Turbine einen Hubschrauberrotor antreibt, wird die Drehzahl 68, wie in Fig. 6 gezeigt, konstantgehalten. Das anfängliche konstante niedrige Niveau 70 der Leistung der Welle in Pferdestärken und die anfängliche Zunahme zu der Rampe ist durch 72 gezeigt. Die volle Leistung in Pferdestärken wird erzielt, wie durch den Abschnitt der Kurve 74 gezeigt.
- Die rechte Kurve von Fig. 4 enthält einen Stoß. Im Stoßpunkt 66 zeigt die Leistungskurve 78 der Welle eine Verringerung der Zunahmegeschwindigkeit der Wellenleistung. Wie in Fig. 6 gezeigt, tritt in der Drehzahl der Nutzleistungswelle außerdem ein geringfügiger Einbruch 80 auf.
- Die plötzliche Änderung der Beschleunigungsgeschwindigkeit ist als Rückwirkung bekannt, da in diesem Fall ausgehend von einer plötzlichen Zunahme der Beschleunigung eine Rückwirkung zur Kenntnis genommen wird. Die Rückwirkung auf den Druckverlust während des Stoßes ist eine negative Wirkung, die sowohl zu einem Drehzahlverlust der Nutzleistungswelle wie zu einem Drehmomentverlust der Welle führt, wenn die Last angetrieben wird. Die relativen Größen der Drehzahlabnahme und der Drehmomentabnahme bilden eine Funktion des Trägheitsmoments der Last, die angetrieben wird. Bei dem vorstehend erläuterten Hubschrauber ist das Drehmoment hoch, so daß ein geringfügiger Drehzahleinbruch vorliegt. Die Änderungsgeschwindigkeit des Drehmoments ist deshalb derjenige Faktor, der in dem Verfahren zum Feststellen des Stoßes verwendet wird.
- Fig. 7 zeigt demnach das Ausmaß des Drehmoments, welches die Nutzleistungswelle durchläuft, mit einer in der Kurve 82 gezeigten Zunahme bzw. Erhöhung entsprechend der Erhöhung der Leistung in Pferdestärken, wie in Fig. 5 gezeigt. Wenn das Drehmoment durch Q wiedergegeben wird, und die Drehzahl der Welle durch N wiedergegeben wird, ist die Leistung der Welle in Pferdestärken eine Konstante · Q · N. Eine anfängliche Zunahme der Geschwindigkeit des Drehmoments 84 ist ebenso gezeigt wie die Abnahme der Geschwindigkeit des Drehmoments 86 am Ende der Rampe.
- Unter Bezugnahme auf die rechte Kurve von Fig. 7 und entsprechend dem Stoß, plötzlich verursacht durch eine Änderung der Leistung 76 der Welle von Fig. 5, liegt in dem Drehmoment ein rascher Einbruch 88 vor. Hierauf folgt eine rasche Erhöhung bzw. Zunahme 90 bei der Erholung von dem Stoß.
- Fig. 8 zeigt die Ableitung des Drehmoments (diese ist ähnlich zu der Ableitung der Beschleunigung, die vorstehend für die Gasgeneratorwelle beschrieben ist). Der Spitzenwert bei der Änderungsgeschwindigkeit des Drehmoments ist durch einen Punkt 92 anfänglich gezeigt bei einer entsprechenden Abnahme bzw. Verringerung am Ende der Rampe 82, gezeigt durch einen negativen Spitzenwert 94. Wenn der Stoßzustand im Punkt 76 auftritt, nimmt das Drehmoment ab, wie durch die Kurve 88 gezeigt, wobei auf einen niedrigen Spitzenwert 96 folgend ein hoher Spitzenwert 98 festgestellt wird. Der geringe, zeitliche Abstand und das Überschreiten von festgestellten Größengrenzwerten dieser zwei Spitzenwerte wird genutzt, um einen zweiten potentiellen Blockadezustand zu erklären.
- In Fig. 9 sind in vergrößertem zeitlichen Maßstab sowohl die doppelte Ableitung der Gasgeneratorwelle N, wie in Fig. 4 gezeigt, und die einzige Ableitung des Drehmoments Q, wie in Fig. 8 gezeigt. Für die doppelte Ableitung der Gasgeneratorwelle wird ein minimaler Grenzwert 102 und ein maximaler Grenzwert 104 festgelegt. Diese Werte werden mittels eines Tests festgelegt. Wenn die doppelte Ableitung der Wellendrehzahl die untere Grenze 102 im Punkt 106 übersteigt, wird eine Zeitmessung für T&sub1; gestartet. Wenn diese doppelte Drehzahl ableitung einen maximalen Grenzwert 104 bei 108 übersteigt, wird die Zeitdifferenz T&sub1; erfaßt. Diese muß innerhalb der ersten vorbestimmten Zeitspanne, wie etwa 60 ms liegen. Dies ist erforderlich, um den Stoßzustand von anderen Manövriervorgängen zu unterscheiden.
- Die in dieser Kurve gezeigte Grenzwertübersteigung liegt vor, wenn der abgeleitete Wert die jeweiligen Grenzen als erstes bzw. zunächst übersteigt. Es ist auch möglich, einen alternativen Punkt zu verwenden, wie dann, wenn der abgeleitete Wert zu dem minimalen Grenzwert, wie etwa beim Punkt 110, rückgeführt ist.
- Der andere Teil dieser Figur zeigt die einzige Ableitung des Drehmoments im Vergleich zu einem minimalen Wert 112 und einem maximalen Wert 114. Die Zeitmessung für T&sub2; startet, wenn die Ableitung des Drehmoments den Grenzwert 112 im Punkt 116 übersteigt. Die Zeitdifferenz T&sub2; ist beendet, wenn der Grenzwert 114 im Punkt 118 überstiegen wird.
- Die Gesamtzeit T&sub3; wird von der anfänglichen Übersteigung des minimalen Grenzwerts 102 durch die doppelte Ableitung der Gasgeneratorwelle zu der Übersteigung des maximalen Grenzwerts 114 durch die Nutzleistungswelle erfaßt. Dieses Gesamtphänomen muß innerhalb dieses Zeitgrenzwerts T&sub3; auftreten, der eine Größenordnung von 100 ms beträgt. Ein Bereich von 40 bis 100 ms wird dabei als geeignet erachtet. Eine geeignete Einstellung dieser Zeitgrenze ebenso wie der minimalen und maximalen Werte muß auf Tests für das spezielle Triebwert basieren, und es wird davon ausgegangen, daß sie mit der Höhe variieren.
- Wie vorstehend in bezug auf die Nutzleistungswelle erläutert, entsprechen die Wellendrehzahl und das Drehmoment der Rückwirkung des Stoßes. Wenn eine kleine Trägheitsmomentlast mit der Nutzleistungswelle verbunden ist, wie etwa in einem Turbogebläsetriebwerk, wird die doppelte Ableitung der Wellendrehzahl für die Nutzleistungswelle ebenso wie für die Gasgeneratorwelle herangezogen. Diese wird selbstverständlich anstelle des Drehmoments der Nutzleistungswelle verwendet.
- Ansprechend auf den vorstehend angeführten (Betriebs-)Ablauf wird erklärt, daß ein Stoß vorliegt. Ansprechend auf eine derartige Erklärung kann davon ausgegangen werden, daß eine Korrekturaktion, bevorzugt durch automatische Steuervorgänge, vorgenommen wird, um ein wiederholtes Auftreten von Stößen zu vermeiden. Dies kann durch vorübergehendes Verringern des Kraftstoffdurchsatzes oder durch Austragen von Luft erfolgen. Gemeinsam mit anderen Stoßermittlungseinrichtungen zeigt ein wiederholter Stoß ungeachtet angemessener Korrekturvorgänge ein wesentliches Problem an und die Stoßermittlungsvorrichtung wird ausgeschaltet.
- Im Vergleich zu Verfahren gemäß dem Stand der Technik zum Feststellen von Stößen wird ein neues Verfahren bereitgestellt, welches den Vorteil hat, Parameter zu nutzen, die üblicherweise durch das Steuersystem für Triebwerksteuerfunktionen verwendet werden.
Claims (6)
1. Verfahren zum Feststellen eines Verdichterstoßes in einem Dual-
Spulen-Gasturbinentriebwerk (10), das eine Gasgeneratorwelle (16) und eine
Nutzleistungsturbinenwelle (22) hat, welches folgende Schritte umfaßt:
Messung der Drehzahl der Gasgeneratorwelle (16);
Bestimmung der Doppelableitung der Drehzahl der Gasgeneratorwelle;
Festlegung eines ersten, negativen Grenzwertes (102) für die
Doppelableitung der Drehzahl der Gasgeneratorwelle;
Festlegung eines zweiten, positiven Grenzwertes (104) für die
Doppelableitung der Drehzahl der Gasgeneratorwelle;
Vergleich der bestimmten Doppelableitung der Drehzahl der
Gasgeneratorwelle mit dem ersten und zweiten Grenzwert;
Erfassen eines Drehzahldurchbruchs des ersten Grenzwertes (102) und
des zweiten Grenzwertes (104) innerhalb einer ersten festgelegten
Zeitspanne (T&sub1;) und Erklärung eines ersten potentiellen Stoßzustandes bei
Vorhandensein des Drehzahldurchbruchs;
Messung einer Leistungsfunktion der Leistung der
Nutzleistungsturbinenwelle (22);
Bestimmung der Ruckwirkung auf die Leistungsfunktion der
Nutzleistungsturbinenwelle (22);
Festlegung eines dritten, negativen Grenzwertes (112) für die
Ruckwirkung auf die Nutzleistungsturbinenwelle;
Festlegung eines vierten, positiven Grenzwertes (114) für die
Ruckwirkung auf die Nutzleistungsturbinenwelle;
Vergleich der Ruckwirkung mit dem dritten und vierten Grenzwert (112,
114);
Erfassen eines Ruckwirkungsdurchbruchs des dritten und vierten
Grenzwertes (112, 114) innerhalb einer zweiten festgelegten Zeitspanne (T&sub2;)
und Erklärung eines zweiten potentiellen Stoßzustandes bei Vorhandensein
des Ruckwirkungsdurchbruchs;
und Erklärung eines Stoßzustandes nur dann, wenn der erste
potentielle Stoßzustand innerhalb einer dritten festgelegten Zeitspanne
(T&sub3;) des zweiten erklärten potentiellen Stoßzustandes erklärt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Rückwirkung die
Änderungsgeschwindigkeit der Beschleunigung in der Drehzahl der
Nutzleistungsturbinenwelle (22) ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Rückwirkung die
Änderungsgeschwindigkeit des Drehmoments auf die Nutzleistungsturbinenwelle
(22) ist.
4. Verfahren zum Feststellen eines Verdichterstoßes in einem Dual-
Spulen-Gasturbinentriebwerk (10), das eine Gasgeneratorwelle (16) und eine
Nutzleistungsturbinenwelle (22) hat, welches folgende Schritte umfaßt:
Messung der Drehzahl der Gasgeneratorwelle (16);
Bestimmung der Doppelableitung der Drehzahl der Gasgeneratorwelle;
Festlegung eines ersten, negativen Grenzwertes (102) für die
Doppelableitung der Drehzahl der Gasgeneratorwelle;
Festlegung eines zweiten, positiven Grenzwertes (104) für die
Doppelableitung der Drehzahl der Gasgeneratorwelle;
Vergleich der bestimmten Doppelableitung der Drehzahl der
Gasgeneratorwelle mit dem ersten und zweiten Grenzwert;
Erfassen eines Drehzahldurchbruchs des ersten Grenzwertes (102) und
des zweiten Grenzwertes (104) innerhalb einer ersten festgelegten
Zeitspanne (T&sub1;) und Erklärung eines ersten potentiellen Stoßzustandes bei
Vorhandensein des Drehzahldurchbruchs;
Messung des Drehmoments der Nutzleistungsturbinenwelle (22);
Bestimmung der Ableitung des Drehmoments der
Nutzleistungsturbinenwelle;
Festlegung eines dritten, negativen Grenzwertes (112) für die
Ableitung des Drehmoments der Nutzleistungsturbinenwelle;
Festlegung eines vierten, positiven Grenzwertes (114) für die
Ableitung des Drehmoments der Nutzleistungsturbinenwelle;
Vergleich der bestimmten Ableitung des Drehmoments mit dem dritten
und vierten Grenzwert (112, 114):
Erfassen eines Drehmomentdurchbruchs des dritten und vierten
Grenzwertes (112, 114) innerhalb einer zweiten festgelegten Zeitspanne (T&sub2;)
und Erklärung eines zweiten potentiellen Stoßzustandes bei Vorhandensein
des Drehmomentdurchbruchs;
und Erklärung eines Stoßzustandes nur dann, wenn der erste
potentielle Stoßzustand innerhalb einer dritten festgelegten Zeitspanne
(T&sub3;) des zweiten erklärten potentiellen Stoßzustandes erklärt wird.
5. Verfahren zum Feststellen eines Verdichterstoßes in einem Dual-
Spulen-Gasturbinentriebwerk (10), das eine Gasgeneratorwelle (16) und eine
Nutzleistungsturbinenwelle (22) hat, welches folgende Schritte umfaßt:
Messung der Drehzahl der Gasgeneratorwelle (16);
Bestimmung der Doppelableitung der Drehzahl der Gasgeneratorwelle;
Festlegung eines ersten, negativen Grenzwertes (102) für die
Doppelableitung der Drehzahl der Gasgeneratorwelle;
Festlegung eines zweiten, positiven Grenzwertes (104) für die
Doppelableitung der Drehzahl der Gasgeneratorwelle;
Vergleich der bestimmten Doppelableitung der Drehzahl der
Gasgeneratorwelle mit dem ersten und zweiten Grenzwert;
Erfassen eines Drehzahldurchbruchs des ersten Grenzwertes (102) und
des zweiten Grenzwertes (104) innerhalb einer ersten festgelegten
Zeitspanne (T&sub1;) und Erklärung eines ersten potentiellen Stoßzustandes bei
Vorhandensein des Drehzahldurchbruchs;
Messung der Drehzahl der Nutzleistungsturbinenwelle (22);
Bestimmung der Doppelableitung der Drehzahl der
Nutzleistungsturbinenwelle;
Festlegung eines dritten, negativen Grenzwertes (112) für die
Doppelableitung der Drehzahl der Nutzleistungsturbinenwelle;
Festlegung eines vierten, positiven Grenzwertes (114) für die
Doppelableitung der Drehzahl der Nutzleistungsturbinenwelle;
Vergleich der bestimmten Doppelableitung der Drehzahl der
Nutzleistungsturbinenwelle mit dem dritten und vierten Grenzwert (112,
114);
Erfassen eines Nutzleistungsturbinen-Drehzahldurchbruchs des dritten
und vierten Grenzwertes innerhalb einer zweiten festgelegten Zeitspanne
(T&sub2;) und Erklärung eines zweiten potentiellen Stoßzustandes bei
Vorhandensein des Nutzleistungsturbinen-Drehzahldurchbruchs;
und Erklärung eines Stoßzustandes nur dann, wenn der erste
potentielle Stoßzustand innerhalb einer dritten festgelegten Zeitspanne
(T&sub3;) des zweiten erklärten potentiellen Stoßzustandes erklärt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem:
die erste und zweite festgelegte Zeitspanne (T&sub1;, T&sub2;) nicht länger als
60 ms dauern; und
die dritte festgelegte Zeitspanne (T&sub3;) nicht länger als 100 ms
dauert.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/172,343 US5402632A (en) | 1994-02-22 | 1994-02-22 | Method of surge detection |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE69505166D1 DE69505166D1 (de) | 1998-11-12 |
DE69505166T2 true DE69505166T2 (de) | 1999-05-12 |
Family
ID=22627313
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE69505166T Expired - Fee Related DE69505166T2 (de) | 1994-02-22 | 1995-02-13 | Verfahren zum Erkennen des Pumpens |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5402632A (de) |
EP (1) | EP0670425B1 (de) |
DE (1) | DE69505166T2 (de) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6633828B2 (en) | 2001-03-21 | 2003-10-14 | Honeywell International Inc. | Speed signal variance detection fault system and method |
US6557400B2 (en) | 2001-03-30 | 2003-05-06 | Honeywell International Inc. | Surge bleed valve fault detection |
DE102004044185A1 (de) | 2004-09-13 | 2006-03-30 | Avicomp Controls Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln eines Fehlerzustandes eines rotierenden Verdichters |
EP2292910B1 (de) * | 2009-07-21 | 2016-02-10 | Alstom Technology Ltd | Verfahren zum Steuern von Gasturbinen |
US8459038B1 (en) | 2012-02-09 | 2013-06-11 | Williams International Co., L.L.C. | Two-spool turboshaft engine control system and method |
US9771823B2 (en) * | 2014-06-26 | 2017-09-26 | General Electric Company | Power generation system control following transient grid event |
US9528913B2 (en) | 2014-07-24 | 2016-12-27 | General Electric Company | Method and systems for detection of compressor surge |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3006144A (en) * | 1961-10-31 | arnett etal | ||
US3876326A (en) * | 1974-01-30 | 1975-04-08 | Simmonds Precision Products | Surge control system |
US3968656A (en) * | 1974-04-01 | 1976-07-13 | Texaco Inc. | Marine structure with hydraulic tensioner |
US4137710A (en) * | 1977-01-26 | 1979-02-06 | United Technologies Corporation | Surge detector for gas turbine engines |
FR2488696A1 (fr) * | 1980-08-13 | 1982-02-19 | Snecma | Procede et dispositif de detection du decollement tournant apparaissant dans une turbomachine a deux corps tournants |
US4449360A (en) * | 1981-04-30 | 1984-05-22 | Aviation Electric Ltd. | Stall detector and surge prevention feature for a gas turbine engine |
US4756152A (en) * | 1986-12-08 | 1988-07-12 | United Technologies Corporation | Control for bleed modulation during engine deceleration |
US4991389A (en) * | 1989-04-21 | 1991-02-12 | United Technologies Corporation | Bleed modulation for transient engine operation |
US5051918A (en) * | 1989-09-15 | 1991-09-24 | United Technologies Corporation | Gas turbine stall/surge identification and recovery |
-
1994
- 1994-02-22 US US08/172,343 patent/US5402632A/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-02-13 EP EP95300864A patent/EP0670425B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-02-13 DE DE69505166T patent/DE69505166T2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0670425B1 (de) | 1998-10-07 |
EP0670425A1 (de) | 1995-09-06 |
DE69505166D1 (de) | 1998-11-12 |
US5402632A (en) | 1995-04-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69910022T2 (de) | Vorrichtung zur erkennung eines wellenbruchs | |
DE3686122T2 (de) | Testgeraet fuer duesenmotor. | |
DE3447471A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zum feststellen der rotierenden stroemungsabloesung im verdichter eines triebwerkes | |
DE69325375T2 (de) | Verfahren zur überwachung und steuerung eines verdichters und vorrichtung hierfür. | |
DE69426946T2 (de) | Brennstoffsteuerungssystem für stufenbrenner | |
EP1688671B1 (de) | Schutzverfahren und Steuerungssystem für eine Gasturbine | |
DE69308031T2 (de) | Monitor für den teilweisen motorschaden und detektor für den antriebswellenschaden eines mehrmotorigen flugeugs | |
DE2445963A1 (de) | System zum schutz vor abdrosselung fuer ein gasturbinen-triebwerk | |
DE69010080T2 (de) | Brennstoffregelsystem eines Gasturbinenmotors mit verbesserter Wiederzündfähigkeit. | |
DE60037300T2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur modellbasierten Diagnose | |
DE2555550A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum abfuehlen des beginns eines pump- oder stroemungsabrisszustandes in einem turbinentriebwerk | |
DE69006437T2 (de) | Feststellung und Zurückführung von Abreissgebiet/Pumpen einer Gasturbine. | |
DE69411950T2 (de) | Erkennung des pumpens und ausblasens in einem gasturbinentriebwerk | |
DE3328608C2 (de) | ||
DE2652729A1 (de) | Detektor und verfahren zum feststellen des stroemungsabrisses in einem gasturbinentriebwerk | |
DE3544821A1 (de) | Verfahren zum regeln von turbokompressoren zur vermeidung des pumpens | |
DE69704921T2 (de) | Steuerungssystem für ein Mantelgebläse-Gasturbinentriebwerk | |
EP0121790A2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Klopferkennung mit Digitalfilter | |
EP1474610B1 (de) | Warnung vor pumgrenze oder schaufelschaden bei einer turbomaschine | |
DE2635993B2 (de) | Brennstoffregelung für eine Gasturbinenanlage | |
DE69505166T2 (de) | Verfahren zum Erkennen des Pumpens | |
DE69600818T2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung von Luftströmungstrennung anzeigenden Schwingungsvorgängen | |
DE69024849T2 (de) | Beschleunigungsregelung für ein Gasturbinenflugtriebwerk mit Ausgleich der Druckverluste in den Strömungskanälen | |
DE4011118A1 (de) | Verfahren und anordnung zum erkennen von stroemungsabrissen | |
EP2447511B1 (de) | Verfahren zum Reglen einer Gasturbine sowie Gasturbine zur Durchführung des Verfahrens |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |