JPH11257097A - ガスタービンのファン・圧縮機の可変静翼の制御方法 - Google Patents

ガスタービンのファン・圧縮機の可変静翼の制御方法

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JPH11257097A
JPH11257097A JP8041498A JP8041498A JPH11257097A JP H11257097 A JPH11257097 A JP H11257097A JP 8041498 A JP8041498 A JP 8041498A JP 8041498 A JP8041498 A JP 8041498A JP H11257097 A JPH11257097 A JP H11257097A
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JP
Japan
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variable
variable stator
stator blade
corrected
angle
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JP8041498A
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English (en)
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Hiroyuki Furukawa
洋之 古川
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 加速時においても可変静翼の開度を適正値に
設定することができるガスタービンのファン・圧縮機の
可変静翼の制御方法を提供すること。 【解決手段】 加速時には、エンジンの加速率と修正回
転数に対する可変静翼の角度の傾きに応じた補正可変静
翼角度を求め、この補正可変静翼角度を加算して可変静
翼の開度を制御するようにする。これにより、エンジン
の加速率に応じて可変静翼の設定角度を補正して絞り気
味に制御できるようになり、ファンや圧縮機の作動点が
絞り気味に制御されることがなく、サージマージンが減
少することもなく、最適な状態に設定できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ガスタービンの
ファン・圧縮機の可変静翼の制御方法に関し、加速時の
可変静翼の設定角度を適性に制御できるようにしたもの
である。
【0002】
【従来の技術】航空機用のガスタービンの一つとしてタ
ーボファンエンジンが用いられており、例えば図2に示
すように、圧縮機1、燃焼器2およびタービン3で構成
されるコアエンジンの前側にファン4を設けるととも
に、ファン4の駆動用のファンタービン5をタービン3
の後側に設けて構成され、ファン4で圧縮された空気の
一部または大半をコアエンジン側に送り、残りをバイパ
ス空気として排出している。
【0003】このようなターボファンエンジンには、高
圧力比とし、運転速度範囲の全体にわたって効率良く作
動するように圧縮機1の入口案内翼及びはじめの数段の
静翼を可変静翼で構成し、アクチュエータ6で駆動する
ようにしたものがあり、エンジンの燃料コントロールに
ともないエンジンの最適性能を得ることができ、しかも
圧縮機1のストールを避けるため可変静翼の角度を制御
装置7で設定する可変静翼制御が行われている。
【0004】この制御装置7で行われる可変静翼制御
は、例えば図3に示すように、まず、圧縮機入口の空
気温度TT25とガスジェネレータ回転速度(ファンタービ
ン回転数)NGとから設定空気温度に対して実測された空
気温度に対する修正回転数NGC25 を求める。
【0005】NGC25 =NG/(θ25)1/2 一方、制御装置7には、予め定常状態での可変静翼の
角度スケジュールとして修正回転数NGC25 に対する可変
静翼の設定開度VSV SSの関係を設定しておく。
【0006】なお、図3中の可変静翼の設定角度VSV SS
は上方を閉じる方向として図示してある。
【0007】そこで、制御装置7で修正回転数NGC25
が求められると、可変静翼の角度スケジュールから可変
静翼の設定すべき角度VSV SSが求められ、この値に基づ
いてアクチュエータ6に作動量が出力されて可変静翼の
角度が設定される。
【0008】このような修正回転数NGC25 を求め、これ
に基づいて定常状態の可変静翼を制御することで最適状
態でエンジンを運転することができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところが、加速時に可
変静翼の角度を制御装置7によって設定しようとする
と、圧縮機入口の空気温度TT25を検出する温度センサの
遅れが大きいことため、この温度センサからの実測値に
基づいて修正回転数NGC25 を求めると、修正回転数NGC2
5 が温度センサの遅れの分だけ大きめに計算され、これ
に基づく可変静翼の設定すべき角度VSV SSが開き気味に
制御されてしまう。
【0010】このため、圧縮機またはファンの作動点が
絞られ、サージマージンが減少する傾向になるという問
題がある。
【0011】そこで、温度センサの遅れを微分要素によ
り補正して用いることも考えられるが、温度センサの時
定数が単位面積当たりの空気流量及び温度レベルの関数
であるためチューニング方法によっては計測系が発振す
る可能性もある。
【0012】この発明は、かかる従来技術の課題に鑑み
てなされたもので、加速時においても可変静翼の開度を
適正値に設定することができるガスタービンのファン・
圧縮機の可変静翼の制御方法を提供しようとするもので
ある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明の請求項1に記載のガスタービンのファン
・圧縮機の可変静翼の制御方法は、ガスタービンのファ
ン・圧縮機の入口空気温度と回転数の実測値から修正回
転数を求め、この修正回転数に対して予め設定した前記
ファン・圧縮機の可変静翼の角度の関係から得られる角
度に制御するガスタービンのファン・圧縮機の可変静翼
の制御方法であって、加速時には、エンジンの加速率と
前記修正回転数に対する可変静翼の角度の傾きに応じた
補正可変静翼角度を求め、この補正可変静翼角度を加算
して可変静翼の開度を制御するようにしたことを特徴と
するものである。
【0014】このガスタービンのファン・圧縮機の可変
静翼の制御方法によれば、加速時には、エンジンの加速
率に応じて可変静翼の設定角度を補正して絞り気味に制
御するようにしており、ファンや圧縮機の作動点が絞り
気味に制御されることがなく、サージマージンが減少す
ることもなく、最適な状態に設定できる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態を
図面を参照しながら詳細に説明する。図1はこの発明の
ガスタービンのファン・圧縮機の可変静翼の制御方法の
一実施の形態にかかるブロック図である。
【0016】このガスタービンのファン・圧縮機の可変
静翼の制御方法は、既に図2で説明した圧縮機1の可変
静翼を駆動するアクチュエータ6に制御信号を出力する
ことで行われ、制御装置10を介してアクチュエータ6
が制御される。
【0017】この制御装置10によって行われるガスタ
ービンのファン・圧縮機の可変静翼の制御は、次のよう
にして行われる。なお、(1) 〜(6) は図1中の記号に対
応させてある。
【0018】(1) 圧縮機入口の空気温度TT25とガスジェ
ネレータ回転速度(ファンタービン回転数)NGから、設
定した設定空気温度に対して実測された空気温度に対す
る修正回転数NGC25 が求められる。
【0019】NGC25 =NG/(θ25)1/2 (2) この修正回転数NGC25 に基づき、予め制御装置10
に入力してある定常状態での修正回転数NGC25 に対して
設定すべき可変静翼の設定角度VSV SSの関係(定常VSV
スケジュール)から、設定すべき可変静翼の設定角度VS
V SSを求める。
【0020】(3) さらに、この制御装置10の制御タイ
ミイングにより、1つ前の制御タイミングZ -1の修正回
転数NGC25(Z -1) と、いまの制御タイミングで求められ
た修正回転数NGC25 との差を求め、その間の時間的な変
化率、すなわちエンジンの加速率δNGC25 を求める。
【0021】δNGC25 =d (NGC25 )/dt=d {(NGC2
5) −(NGC25 (Z -1))}/dt このエンジンの加速率δNGC25 を求める場合に、予めヒ
ステリシス付きレートリミットが設定してあり、これに
より、エンジンの加速率に一定のヒステリシスを与える
ようにしてある。
【0022】(4) また、(2) の制御装置10に入力した
定常状態での修正回転数NGC25 に対する設定すべき可変
静翼の設定角度VSV SSの関係から、修正回転数NGC25 に
対する可変静翼の設定角度の変化幅(傾き)δVSV SS/
δNGC25 を求め、これを定常VSV スケジュールの傾きと
して制御装置10に入力しておく。
【0023】そして、この関係から、修正回転数NGC25
に基づく可変静翼の変化幅(傾き)δVSV SS/δNGC25
を求める。
【0024】(5) こうして修正回転数NGC25 に基づき、
(3) でエンジンの加速率δNGC25 が求められ、(4) で
可変静翼の変化幅(傾き)δVSV SS/δNGC25 が求めら
れ、これらの値から可変静翼の定常状態の設定角度VSV
SSに加えるべき補正量(トリム量)VSV TRが求められ
る。
【0025】VSV TR=δNGC25 ×(δVSV SS/δNGC25
)=δVSV SS そして、この可変静翼の補正量(トリム量)VSV TRはリ
ミッタによって一定の大きさを越えない範囲に制限さ
れ、例えば±2.5の範囲として用いる。
【0026】(6) こうして修正回転数NGC25 に対して求
められた可変静翼の補正量(トリム量)VSV TRは定常状
態に対して求められた可変静翼の設定角度VSV SSに加算
されて、加速時の可変静翼の設定角度VSV REF として出
力される。
【0027】この加速時の可変静翼の設定角度VSV REF
は、エンジンの加速率の程度に応じて定常状態の可変静
翼の設定角度VSV SSに対して絞り気味の値となる。
【0028】VSV REF <VSV SS これにより、加速時に可変静翼の設定角度が開き気味に
なることが防止され、圧縮やファンの差動転が絞られる
こともなく、サージマージンが減少することもなく安定
した状態でエンジンを加速することができる。
【0029】また、修正回転数NGC25 に対して定常VSV
スケジュールだけに基づいて可変静翼の設定角度VSV SS
を制御する場合には、中間レーティングで最も可変静翼
の設定角度の変化幅が大きく、温度センサの遅れが顕著
になるという問題もあるが、この可変静翼の制御方法に
よれば、中間レーティングでの問題も解消することがで
きる。
【0030】
【発明の効果】以上、一実施の形態とともに具体的に説
明したようにこの発明の請求項1記載のガスタービンの
圧縮機・ファンの可変静翼の制御方法によれば、加速時
には、エンジンの加速率に応じて可変静翼の設定角度を
補正して絞り気味に制御するようにしたので、ファンや
圧縮機の作動点が絞り気味に制御されることがなく、サ
ージマージンが減少することもなく、可変静翼を最適な
状態に設定して安定した状態でガスタービンを運転する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のガスタービンのファン・圧縮機の可
変静翼の制御方法の一実施の形態にかかるブロック図で
ある。
【図2】この発明のガスタービンのファン・圧縮機の可
変静翼の制御方法の一実施の形態が適用されるターボフ
ァンエンジンの概略構成図である。
【図3】従来のガスタービンのファン・圧縮機の可変静
翼の制御方法のブロック図である。
【符号の説明】
10 制御装置 NGC25 修正回転数 VSV SS 定常状態での可変静翼の設定角度 δNGC25 エンジンの加速率 δVSV SS/δNGC25 可変静翼の設定角度の変化幅(傾
き) VSV TR 可変静翼の補正量(トリム量) VSV REF 加速時の可変静翼の設定角度

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガスタービンのファン・圧縮機の入口空気
    温度と回転数の実測値から修正回転数を求め、この修正
    回転数に対して予め設定した前記ファン・圧縮機の可変
    静翼の角度の関係から得られる角度に制御するガスター
    ビンのファン・圧縮機の可変静翼の制御方法であって、
    加速時には、エンジンの加速率と前記修正回転数に対す
    る可変静翼の角度の傾きに応じた補正可変静翼角度を求
    め、この補正可変静翼角度を加算して可変静翼の開度を
    制御するようにしたことを特徴とするガスタービンのフ
    ァン・圧縮機の可変静翼の制御方法。
JP8041498A 1998-03-12 1998-03-12 ガスタービンのファン・圧縮機の可変静翼の制御方法 Pending JPH11257097A (ja)

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