JP2002106364A - ガスタービンエンジンのタービン入口温度推定方法 - Google Patents
ガスタービンエンジンのタービン入口温度推定方法Info
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Abstract
推定する方法を、センサの配置が容易でかつ測定温度が
低い部位の温度をもとにして高精度な推定が可能なよう
に構成する。 【解決手段】 ガスタービンエンジン1のタービン入口
温度を推定するにあたり、低圧軸7の回転数(エンジン
回転数)Nを回転数検出部8で測定すると共に、低圧タ
ービン5の出口部分の温度(タービン出口温度)TEGを
温度検出部9で測定し、補正値計算ブロック11にてエ
ンジン回転数Nに基づいて算出された補正値をタービン
出口温度TEGに上乗せして、高圧タービン3の入口部分
12の温度(タービン入口温度)TTIを算出する。
Description
ジンにおいてタービンの入口部分の温度を推定する方法
に関するものである。
ジン寿命に大きな影響を及ぼすタービンの過温度を避け
るため、タービン入口部分の温度を常時監視することが
望ましいが、このタービン入口温度は極めて高温(10
00℃以上)となるために実測することが困難である。
そこで、従来、測定可能な他の部位の温度、具体的には
タービン出口温度(排気温度)などからタービン入口温
度を推定する方法が採用されている(特開昭64−32
026号公報参照)。
スタービンエンジンにおいて低圧側のタービン出口温度
(排気温度)から高圧側のタービン入口温度を推定する
方法では、飛行条件(高度及び機速)に応じて高圧軸及
び低圧軸の両回転数の相関関係が変化すると、高圧側の
タービン入口温度と低圧側のタービン出口温度との相関
関係も変化するため、推定精度が低下する不都合が生じ
る。
をもとに高圧側のタービン入口温度の推定を行うように
すると、推定精度を高めることが可能になる。しかしな
がら、低圧側のタービン入口温度を測定するセンサは、
周辺部品による制約から容易に配置し得るものではな
く、しかも測定温度が比較的高いために寿命が短くなる
不都合が生じる。
解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、
センサの配置が容易でかつ測定温度が低い部位の温度を
もとにして高精度な推定が可能なように構成されたガス
タービンエンジンのタービン入口温度推定方法を提供す
ることにある。
ために、本発明においては、ガスタービンエンジンのタ
ービン(3)の入口部分(12)の温度(タービン入口
温度)を推定するにあたり、タービン出口温度及びエン
ジン回転数を測定し、このエンジン回転数に基づく補正
値をタービン出口温度に上乗せしてタービン入口温度を
算出するものとした。
ン出口温度との相関関係からエンジン回転数による変動
要素が排除されるため、タービン入口温度の推定精度を
高めることができる。しかも実測を要する量が、タービ
ン出口温度及びエンジン回転数で済み、いずれもセンサ
の配置が容易で、かつ測定温度が低いのでセンサの寿命
も十分に長くなる。特に航空機に適用する場合には、す
べてのフライトエンベロープで高精度な推定が可能とな
る。
軸を有する場合、この複数の回転軸のうちの低圧側の回
転軸(7)の回転数をエンジン回転数とすると良い。こ
れによると、低圧側のタービン入口温度をもとにした推
定方法と同等の推定精度が得られる。この場合、推定対
象となるタービン入口温度は高圧側のタービン入口温度
であり、測定対象となるタービン出口温度は低圧側のタ
ービン出口温度(排気温度)である。
は、タービンの過温度を回避するための燃料流量の制御
や回転数の制御などのタービン入口温度に基づいた各種
の制御に用いる他、メンテナンス時期の判定など、多様
な用途に用いることができる。
明の構成を詳細に説明する。
エンジンの制御装置を示している。ここでは、ガスター
ビンエンジン1が、コンプレッサ2及び高圧タービン3
を連結する高圧軸4と、低圧タービン5及びファン6を
連結する低圧軸7とを有し、低圧軸7の回転数(エンジ
ン回転数)Nを回転数検出部8で測定すると共に、低圧
タービン5の出口部分の温度(タービン出口温度)TEG
を温度検出部9で測定し、補正値計算ブロック11にて
エンジン回転数Nに基づいて算出された補正値ΔTをタ
ービン出口温度TEGに上乗せして、高圧タービン3の入
口部分12の温度(タービン入口温度)TTIを算出する
ようになっている。これにより得られたタービン入口温
度TTIは、燃料流量制御器15において燃料流量の制御
に用いられる。
正値ΔTは、エンジン回転数Nに比例して増減し、エン
ジン回転数Nに所定の比例定数を乗じた値に所定の定数
を加えることで得られ、タービン入口温度TTIは次式で
示すことができる。 TTI=TEG+a・N+b (式1) ここで、補正値ΔTは(a・N+b)で表されており、
定数a及びbは実験あるいはシミュレーションにより得
ることができる。
部8で得られたエンジン回転数Nをもとにして、40m
s制御サイクル毎に補正値(a・N+b)を生成する。
加算点14では、温度検出部9で得られたタービン出口
温度TEGに、補正値計算ブロック11で得た補正値ΔT
を加えてタービン入口温度TTIを生成する。
のタービン入口温度TTIをもとにして、このタービン入
口温度TTIが予め設定された上限値を超えないように燃
料計量弁16を操作して燃焼器17に送られる燃料流量
が調整される。
℃のときのエンジン回転数Nとタービン出口温度TEGと
の関係を示している。図中の直線が示す式は、次のよう
に表すことができる。 TTI=TEG−(−0.0179・N+878.7)+1055 (式2) これより式1中の定数a及びbは次のように定めれば良
い。 a=0.0179×1055 b=−878.7×1055
の各ポイントでの推定精度を示している。比較例1は、
低圧タービン5の入口部分の温度TLPをもとに次式によ
り推定したものである。 TTI=TLP+301 比較例2は、タービン出口温度(排気温度)TEGをもと
に次式により推定したものである。 TTI=TEG+491 図3から明らかなように、本発明による実施例はすべて
のフライトエンベロープポイントで高精度な推定が可能
であり、特に比較例1に示した低圧タービン側のタービ
ン入口温度による推定方法と同等の精度を得ることがで
きる。
口温度とタービン出口温度との相関関係からエンジン回
転数による変動要素が排除されるため、タービン入口温
度の推定精度を高める上に顕著な効果が得られる。しか
も実測を要する量が、タービン出口温度及びエンジン回
転数で済み、センサ配置が容易になると共に測定温度が
低いのでセンサの寿命が長くなる利点が得られる。
されたガスタービンエンジンの制御装置を示すブロック
図。
示すグラフ。
示すグラフ。
ラフ。
Claims (2)
- 【請求項1】 タービン出口温度及びエンジン回転数
を測定し、該エンジン回転数に基づく補正値を前記ター
ビン出口温度に上乗せしてタービン入口温度を算出する
ことを特徴とするガスタービンエンジンのタービン入口
温度推定方法。 - 【請求項2】 当該ガスタービンエンジンが複数の回
転軸を有し、該複数の回転軸のうちの低圧側の回転軸の
回転数を前記エンジン回転数とすることを特徴とする請
求項1に記載のガスタービンエンジンのタービン入口温
度推定方法。
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JP2000299382A JP4527257B2 (ja) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | ガスタービンエンジンのタービン入口温度推定方法 |
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JP4527257B2 JP4527257B2 (ja) | 2010-08-18 |
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Family Applications (1)
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-
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- 2000-09-29 JP JP2000299382A patent/JP4527257B2/ja not_active Expired - Lifetime
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