JPS6045732A - Device for avoiding surge in gas turbine engine - Google Patents

Device for avoiding surge in gas turbine engine

Info

Publication number
JPS6045732A
JPS6045732A JP15305783A JP15305783A JPS6045732A JP S6045732 A JPS6045732 A JP S6045732A JP 15305783 A JP15305783 A JP 15305783A JP 15305783 A JP15305783 A JP 15305783A JP S6045732 A JPS6045732 A JP S6045732A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
surging
surge
gas turbine
air
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.)
Pending
Application number
JP15305783A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Yoshida
謙一 吉田
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.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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 Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP15305783A priority Critical patent/JPS6045732A/en
Publication of JPS6045732A publication Critical patent/JPS6045732A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

PURPOSE:To certainly avoid the surge of the compressor of a gas turbine, by detecting the surge to control the bled quantity of compressed air depending on the intensity of the surge. CONSTITUTION:The surge of the compressor 1 of a gas turbine is detected by a surge sensor 16. A bled air quantity necessary to avoid the surge is calculated by a control section 11 depending on the intensity of the surge. A bleeder valve 18 branched from a conduit 19 is driven on the basis of the calculated quantity to control the quantity of bleeding. The surge can thus be certainly avoided.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガスタービンエンジンのサージング回避装置に
関し、特に自動車用ガスタービンエンジンのサージング
発生を運転性能を損なうことなく確実に防止すべく改良
を図ったものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a surging avoidance device for a gas turbine engine, and is particularly improved to reliably prevent surging from occurring in an automobile gas turbine engine without impairing operating performance.

ガスタービンエンジン、特に2軸型のガスタービンエン
ジンにおいては、圧縮機を通過する空気流量および圧縮
機の入口と出口との圧力比が同時にある一定の領域内に
入ると、鳴音、振動を伴なうサージングを生じることが
知られてる。サージングが発生すると、エンジンの運転
不能あるいは破損といった重大な不具合をもたらす惧れ
がある。一方、エンジンの効率はサージングが発生する
近傍で最大となることもよく知られており、サージング
を避けつつ、できるだけサージングに近いところで運転
させることがガスタービンエンジンの制御系を設計する
上で最も重要な課題の一つとなっている。
In a gas turbine engine, especially a two-shaft gas turbine engine, if the air flow rate passing through the compressor and the pressure ratio between the inlet and outlet of the compressor simultaneously fall within a certain range, noise and vibration may occur. It is known that surging can occur. When surging occurs, there is a risk of serious problems such as engine inoperability or damage. On the other hand, it is well known that the efficiency of an engine is highest near where surging occurs, and it is most important to avoid surging while operating it as close to surging as possible when designing a gas turbine engine control system. This is one of the major challenges.

ここで、従来では、特開昭53−93212号、特公昭
5B−704f1号等に開示されているように、このよ
うなサージングを回避するために、運転条件によって燃
料供給量や可変ノズル開度等の制御量に対し予め定めた
所定の制限を施しておくプログラム制御が行われていた
。しかしながら、このようなプログラム制御においては
、いかなる運転モードにあってもサージングに突入する
ことを回避するために、必要以上に大きなサージングマ
ージンを必要とし、そのために加速性能や効率の点で劣
ってしまうという弊害があった。また、エンジンの経時
変化や液路の詰まり等に起因して、設計時点に定めたサ
ージングマージンが不足してしまい、サージングが発生
するおそれもあった。
Here, in order to avoid such surging, conventionally, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 53-93212, Japanese Patent Publication No. 5B-704f1, etc., the fuel supply amount and variable nozzle opening degree have been adjusted depending on the operating conditions. Program control has been performed in which predetermined limits are applied to control quantities such as the following. However, such program control requires an unnecessarily large surging margin to avoid surging in any driving mode, resulting in poor acceleration performance and efficiency. There was a disadvantage. Furthermore, due to changes in the engine over time, clogging of the fluid passages, etc., the surging margin determined at the time of design may become insufficient, and surging may occur.

ところで、ガスタービンエンジンでは、圧縮機によって
圧縮された空気が、車両を駆動する以外の補助的目的で
利用されることかある。例えば、燃焼器への燃料供給に
際し、圧縮空気によって望ましい燃料噴射を行ったり、
高温にさらされるタービン羽根の冷却を行ったり、さら
に圧縮機に余裕がある場合には、ポンプ、エアコン周圧
縮機9允電機などの補助装置を駆動することがある。
By the way, in gas turbine engines, air compressed by a compressor is sometimes used for auxiliary purposes other than driving a vehicle. For example, when supplying fuel to a combustor, compressed air can be used to perform desired fuel injection,
It cools turbine blades that are exposed to high temperatures, and if the compressor has room to spare, it may drive auxiliary equipment such as a pump and an air conditioner peripheral compressor.

圧縮空気の抽気量は、ガスタービンの設計や使用される
運転条件によってその許容量には制約があるが、圧縮空
気の抽気はガスタービンの運転線に影響を及ぼすことが
知られている。
Although the allowable amount of compressed air bleed is limited by the design of the gas turbine and the operating conditions used, it is known that the bleed of compressed air affects the operating line of the gas turbine.

第1図は、ガスタービンの圧縮機の特性曲線を示すもの
であり、ここで、ガスタービンの運転線、例えば、圧l
ii機の各回転数における作動点を結んだ曲線W1とし
て表わされる。ここで、圧縮空気を抽気すると、運転線
は高流量側へ移動し1例えば曲線W2のようになる。す
なわち、抽気量が多くなると、運転線はサージング線か
ら遠ざかることを意味しており、サージングに入る危険
性は少なくなり、運転は安全になる。ただし、サージン
グ線から遠ざかるので、効率は低下する。
FIG. 1 shows a characteristic curve of a compressor of a gas turbine, where the operating line of the gas turbine, e.g.
It is expressed as a curve W1 connecting the operating points at each rotation speed of the ii machine. Here, when the compressed air is extracted, the operating line moves to the high flow rate side and becomes, for example, a curve W2. In other words, when the amount of bleed air increases, the operating line moves away from the surging line, which reduces the risk of surging and makes driving safer. However, as it moves away from the surging line, efficiency decreases.

第1図に示した運転線は、定常状態における運転線(定
常運転線)であり、加減速時の運転線(過渡運転線)は
これとは異なる曲線を描く。
The operating line shown in FIG. 1 is an operating line in a steady state (steady operating line), and an operating line during acceleration/deceleration (transient operating line) draws a different curve from this.

第2図は、かかる加減速時の運転線を示したものである
。第2図において、定常運転線がA−Bであるとすると
、加速時および減速時の運転線は、・それぞれSlおよ
びS2のような曲線を描く。
FIG. 2 shows operating lines during such acceleration and deceleration. In FIG. 2, assuming that the steady operating line is AB, the operating lines during acceleration and deceleration draw curves such as S1 and S2, respectively.

加速する場合には、必ず運転線がサージング線の方に寄
って来るため、サージマージンが小さい場合や、過大な
燃料が急に加えられたりすると、j■転線が曲線81′
 のようにサージング線と交わるようになり、その点で
サージングが起こり、加速を行うことはできなくなる。
When accelerating, the operating line always approaches the surging line, so if the surge margin is small or too much fuel is suddenly added, the j ■ turning line will move towards the surging line.
It intersects with the surging line, and surging occurs at that point, making it impossible to accelerate.

しかしながら、圧縮空気の油気を行うことにより、第2
図の定常運転線もサージング線から遠ざかるので、加速
時の運転線についてもサージング線から遠ざけることが
期待される。
However, by removing the oil from compressed air, the second
Since the steady operating line in the figure also moves away from the surging line, it is expected that the operating line during acceleration will also move away from the surging line.

そこで、本発明の目的は、このような従来の問題点に着
目して、ガスタービンエンジのサージングを検出し、サ
ージングの程度に応じて圧縮空気の抽気3.をサージン
グを回避できる方向に補正制御するようになし、以って
いかなる運転モードにあってもサージングを確実に回避
できるようにしタカスタービンエンジンのサージング回
避装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to detect surging in a gas turbine engine and to extract compressed air according to the degree of surging, focusing on these conventional problems. To provide a surging avoidance device for a Takas turbine engine, which performs corrective control in a direction that avoids surging, thereby making it possible to reliably avoid surging in any operating mode.

以下に、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。The present invention will be described in detail below based on the drawings.

第3図は、本発明を適用したガスタービンエンジンの全
体構成の一例を示す。
FIG. 3 shows an example of the overall configuration of a gas turbine engine to which the present invention is applied.

本例におけるガスタービンエンジンは、再生式ガスター
ヒンの一形式である熱交換器付2軸ガスタービンエンジ
ンである。
The gas turbine engine in this example is a two-shaft gas turbine engine with a heat exchanger, which is a type of regenerative gas turbine engine.

第3図において、1は圧縮機、2はガス発生機軸IAに
対して圧縮機1と同軸に取付けた圧lh機ツタ−ビンあ
る。3はパワタービンであり、減速機4を介して図示し
ない変速機を駆動し、動力を車輪に伝える。5はエアフ
ィルタであり、大気はエアフィルタ5内に取り込まれて
清浄化され、圧縮機1で圧縮された後、熱交換器8を通
って加熱されて燃焼器7に至る。燃焼器7においては、
燃料供給装置8から供給された燃料が、上述のように熱
交換器6を介して供給された空気により燃焼される。燃
焼カスは、圧縮機タービン2を駆動し、さらに可変ノズ
ル9を介してパワタービン3を駆動した後、熱交換器8
を介して冷却されて、排気マフラ10から排気として大
気中に排出される。
In FIG. 3, 1 is a compressor, and 2 is a pressure generator turbine installed coaxially with the compressor 1 relative to the gas generator axis IA. A power turbine 3 drives a transmission (not shown) via a reduction gear 4 and transmits power to the wheels. Reference numeral 5 designates an air filter, in which atmospheric air is taken in and purified, compressed by the compressor 1, and then heated through the heat exchanger 8 and delivered to the combustor 7. In the combustor 7,
The fuel supplied from the fuel supply device 8 is combusted by the air supplied via the heat exchanger 6 as described above. The combustion residue drives the compressor turbine 2 and further drives the power turbine 3 via the variable nozzle 9, and then passes through the heat exchanger 8.
The exhaust gas is cooled through the exhaust muffler 10 and discharged into the atmosphere as exhaust gas.

このように構成される各部を駆動制御する制御系は、制
御部11を中核となし、燃料供給装置8、パワタービン
の可変ノズル8を駆動する駆動装置12および圧縮空気
の抽気量を調節する油気バルブ18を包含するものであ
り、ガス発生機回転速度(Ngg)検出器13.パワタ
ービン回転速度(Npt)検出器14.圧縮機タービン
入口温度検出器15.サージセンサ16およびアクセル
ペダルの踏み角を検出するアクセル開度センサ17を制
御部11の入力とする6油気バルブ18は電磁弁であり
、圧縮機1と熱交換器6とを結ぶ導管18から分岐して
圧縮空気の油気量を調節する。抽気された圧縮空気は図
示しない補機装置等を作動させるために用いてもよいし
、あるいは単に大気中に開放するようにしてもよい。
The control system that drives and controls each part configured in this way has a control unit 11 at its core, and includes a fuel supply device 8, a drive device 12 that drives the variable nozzle 8 of the power turbine, and an oil and gas system that adjusts the amount of compressed air extracted. It includes a valve 18 and a gas generator rotational speed (Ngg) detector 13. Power turbine rotation speed (Npt) detector 14. Compressor turbine inlet temperature sensor 15. The six oil/air valves 18, whose inputs are the surge sensor 16 and the accelerator opening sensor 17 that detects the depression angle of the accelerator pedal, are electromagnetic valves. Branches to adjust the amount of oil in the compressed air. The extracted compressed air may be used to operate an auxiliary device (not shown), or may simply be released to the atmosphere.

ここで、サージセンサ16は、圧縮機1への空気の入口
側または出口側の圧力、もしくは両者の差圧を検出する
機能を有し、サージングが発生した場合やサージングに
近い状態のときに、圧縮機lの空気の入口側と出口側と
の圧力差に大きな変動が生ずることを利用してサージン
グの発生を検出する。
Here, the surge sensor 16 has a function of detecting the pressure on the inlet side or outlet side of the air to the compressor 1, or the differential pressure between the two, and when surging occurs or in a state close to surging, The occurrence of surging is detected by utilizing the fact that there is a large fluctuation in the pressure difference between the air inlet and outlet sides of the compressor l.

かかる構成のサージセンサ18の取付位置の一例を第4
図に示す。第4図において、201は吸入ケーシング2
02とシュラウド203との間に形成された空気吸入部
である。204はシャフト、205はシャフト204に
取り付けられた圧縮機羽根車(インペラ)である。20
6はベーン式のディフューザで、このディフューザ20
6とインペラ205との間にはベーンなしディフューザ
(空気通路)207が形成されている。インペラ205
の入口付近のシュラウド203には、小孔208を設け
、小孔208のインペラ2Q5 と対向する開口側にサ
ージセンサ16を取付ける。この場合、サージセンサ1
6は、インペラ205の入口伺近の圧力(静圧)を検出
する。
An example of the mounting position of the surge sensor 18 having such a configuration is shown in the fourth example.
As shown in the figure. In FIG. 4, 201 is the suction casing 2
02 and the shroud 203. 204 is a shaft, and 205 is a compressor impeller attached to the shaft 204. 20
6 is a vane type diffuser, this diffuser 20
A vaneless diffuser (air passage) 207 is formed between the impeller 205 and the impeller 205 . impeller 205
A small hole 208 is provided in the shroud 203 near the inlet of the shroud 203, and the surge sensor 16 is attached to the opening side of the small hole 208 facing the impeller 2Q5. In this case, surge sensor 1
6 detects the pressure (static pressure) near the inlet of the impeller 205.

なお、サージセンサ16は、インペラ205の出口付近
のシュラウド203に設けた小孔208におけるインペ
ラ205 と対向する開口側に取付けることもできる。
Note that the surge sensor 16 can also be attached to the opening side of the small hole 208 provided in the shroud 203 near the outlet of the impeller 205 that faces the impeller 205 .

この場合には、サージセンサ16は、インペラ205の
出口付近の空気通路207での圧力(〃圧)を検出する
In this case, the surge sensor 16 detects the pressure (〃pressure) in the air passage 207 near the outlet of the impeller 205.

なお、サージセンサ16として使用する圧力センサは、
応答が、例えば1〜I Qmsと速く、サージングが発
生したときの圧力衝撃に耐えうるちのを使用する。
Note that the pressure sensor used as the surge sensor 16 is
Use a material that has a quick response of, for example, 1 to IQms and can withstand pressure shock when surging occurs.

次に上述の制御系の基本的な制御としては、主に回転数
の要求値であるアクセルペダルの踏み角により目標回転
速度を決め、その目標値に対応した燃料供給量を演算し
、燃料噴射弁を含む燃料供給系を駆動することによって
ガス発生機を回転させ、この回転速度が前述の目標回転
速度に一致するようにフィードバック制御(閉ループ制
御)を行う回転制御と、ガス発生機の回転速度に応じて
最も効率が良くなるように予め定めたタービン入口温度
の目標値に対し、可変ノズル8を開閉することによって
タービン入口温度のフィードバック制御を行う温度制御
との2つの制御に加え、さらにガスタービンエンジンの
サージングを検出し、検出したサージングの程度に応じ
て圧縮空気の油気量を補正するサージング回避制御の合
計3つの制御がある。
Next, as for the basic control of the above-mentioned control system, the target rotational speed is determined mainly by the depression angle of the accelerator pedal, which is the required value of the rotational speed, the fuel supply amount corresponding to that target value is calculated, and the fuel injection Rotation control that rotates the gas generator by driving the fuel supply system including the valve, and performs feedback control (closed loop control) so that the rotation speed matches the target rotation speed mentioned above, and the rotation speed of the gas generator. In addition to temperature control, which performs feedback control of the turbine inlet temperature by opening and closing the variable nozzle 8 with respect to a predetermined target value of the turbine inlet temperature to achieve the highest efficiency according to the There are three types of control in total: surging avoidance control that detects surging in the turbine engine and corrects the amount of oil in the compressed air according to the detected degree of surging.

本発明装置は、サージング回避制御を行うものであり、
その概略ブロック図を第5図に示す。
The device of the present invention performs surging avoidance control,
A schematic block diagram thereof is shown in FIG.

第5図において、31はサージ判定部、32はサージセ
ンサ異常診断部、33は演算部および34は抽気バルブ
18の駆動部である。
In FIG. 5, 31 is a surge determination section, 32 is a surge sensor abnormality diagnosis section, 33 is a calculation section, and 34 is a drive section for the bleed valve 18.

サージ判定部31は、サージセンサ16からサージング
信号18Sを入力としてサージングの程度を判定し、そ
のサージング判定信号31Sを演算部33へ送出する。
The surge determination section 31 receives the surging signal 18S from the surge sensor 16, determines the degree of surging, and sends the surging determination signal 31S to the calculation section 33.

サージセンサ異常診断部32は、サージセンサ16から
のサージング信号+63と、ガス発生機回転速度検出器
13からの回転速度信号13Sとを入力としてサージセ
ンサ16が正常であるか否かを診断し、正常でない場合
には、サージセンサ異常診断信号32Sを演算部33へ
送出する。
The surge sensor abnormality diagnosis section 32 receives the surging signal +63 from the surge sensor 16 and the rotation speed signal 13S from the gas generator rotation speed detector 13 as input, and diagnoses whether the surge sensor 16 is normal or not. If it is not normal, a surge sensor abnormality diagnosis signal 32S is sent to the calculation unit 33.

演算部33にはサージ判定信号31Sとサージセンサ異
常診断信号32Sとを供給し、サージ判定部31によっ
てサージングと判定されたときには、サージングを回避
するのに必要な油気量を演算し、その演算結果をサージ
回避信号33Sとして駆動部34へ送る。
The calculation unit 33 is supplied with a surge determination signal 31S and a surge sensor abnormality diagnosis signal 32S, and when the surge determination unit 31 determines that surging is occurring, it calculates the amount of oil required to avoid surging, and performs the calculation. The result is sent to the drive section 34 as a surge avoidance signal 33S.

また、サージセンサ異常診断部32によって、サージセ
ンサIBが異常であると診断された場合には、サージ判
定信号31Sに関係なく、定常的にサージングを回避す
るのに必要な油気量を演算してサージ回避信号33Sと
して駆動部34へ送る。
Furthermore, when the surge sensor abnormality diagnosis section 32 diagnoses that the surge sensor IB is abnormal, the amount of oil necessary to avoid surging is constantly calculated, regardless of the surge determination signal 31S. and sends it to the drive section 34 as a surge avoidance signal 33S.

駆動部34はサージ回避信号33Sを入力として供給さ
れ、油気バルブ18を駆動するのに適した信号、例えば
パルス幅変調信号に変換し、この信号を油気バルブ駆動
信号34Sとして油気バルブ18へ送出する。
The drive unit 34 is supplied with the surge avoidance signal 33S as an input, converts it into a signal suitable for driving the oil/air valve 18, for example, a pulse width modulation signal, and uses this signal as the oil/air valve drive signal 34S to drive the oil/air valve 18. Send to.

第6図は第5図の構成を詳細に示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of FIG. 5 in detail.

サージ判定部31において、111はフィルタであり、
サージセンサ16からの出力信号18sのうち不要な周
波数帯域を減衰させる。112はパックグランドノイズ
レベル(BGL)発生器であり、通常はフィルタ111
の出力信号111Sを整流、平滑化しバックグランドノ
イズレベル電圧(以下、BGL電圧という) 112S
 として出力する(第8図参照)。また、後述する単安
定マルチパイブレーク116からの通電禁止信号116
Sによってサージングと判定されてから所定の時間だけ
、フィルタ111からの信号111Sをしゃ断させるこ
とによって信号1123を出力する。
In the surge determination unit 31, 111 is a filter;
Unnecessary frequency bands of the output signal 18s from the surge sensor 16 are attenuated. 112 is a packed ground noise level (BGL) generator, which is usually a filter 111
The output signal 111S is rectified and smoothed to produce a background noise level voltage (hereinafter referred to as BGL voltage) 112S.
(See Figure 8). In addition, a energization prohibition signal 116 from a monostable multi-pie break 116, which will be described later, is also provided.
A signal 1123 is output by cutting off the signal 111S from the filter 111 for a predetermined time after surging is determined by S.

このBGL発生器112における信号111sを整流。The signal 111s in this BGL generator 112 is rectified.

平均化するための回路構成例を第7図に示す。ここて、
アナログスイッチSWがマルチバイブレーク118から
の通電禁止信号116Sによってサージングと判定され
ていないときには閉成されており、フィルタ111から
送出される信号111SかこのスイッチSWを通して半
波整流器+(WRにより半波整流され、次いでローパス
フィルタLPFに通して平均化した出力を増幅器AMP
により増幅してBGL信号112Sが形成される。
An example of a circuit configuration for averaging is shown in FIG. Here,
When the analog switch SW is not determined to be surging by the energization prohibition signal 116S from the multi-by-break 118, it is closed, and the signal 111S sent from the filter 111 passes through this switch SW to the half-wave rectifier + (half-wave rectifier by WR). is passed through a low-pass filter LPF, and the averaged output is sent to an amplifier AMP.
A BGL signal 112S is formed by amplifying the signal.

次に、113は比較器であり、フィルタ111がらの出
力信号1ixsをBGL電圧112Sと比較し、フィル
タ111からの出力信号111SがBGL電圧112S
を上回ったときに、第8図に示すサージング検出信号1
133を出力する。
Next, 113 is a comparator, which compares the output signal 1ixs from the filter 111 with the BGL voltage 112S, so that the output signal 111S from the filter 111 becomes the BGL voltage 112S.
When the surging detection signal 1 shown in FIG.
133 is output.

ここで、フィルタ111からの出力信号111Sは、サ
ージングの程度に応じて変化し、第8図に示すように、
例えばサージングの強・弱・中の程度に応じて波形11
1S−1,lll5−2および111s−3のように変
化する。この結果、サージング検出信号113Sは、サ
ージングの程度に応じてパルスの幅および数が変化し、
例えば、この信号113Sのパルス幅が広くかつパルス
数が多い場合には強度のサージングが発生していること
になる。
Here, the output signal 111S from the filter 111 changes depending on the degree of surging, and as shown in FIG.
For example, waveform 11 depending on the degree of strong, weak, or medium surging.
1S-1, lll5-2 and 111s-3. As a result, the surging detection signal 113S changes in pulse width and number depending on the degree of surging.
For example, if the signal 113S has a wide pulse width and a large number of pulses, this means that strong surging is occurring.

114は積分器であり、サージング検出信号113Sを
比較的急速に充電し低速に放電する。115はヒステリ
シス機能を有する比較器であり、この積分器114から
の積分信号114S(第8図参照)を所定の電圧VII
Sと比較し、積分信号114Sが所定の電圧Vusを上
回ったときに第8図に示すようにサージング判定信号3
1Sを出力する。
114 is an integrator that charges the surging detection signal 113S relatively quickly and discharges it slowly. 115 is a comparator having a hysteresis function, and the integrated signal 114S (see FIG. 8) from this integrator 114 is converted to a predetermined voltage VII.
When the integral signal 114S exceeds the predetermined voltage Vus, the surging determination signal 3 is generated as shown in FIG.
Outputs 1S.

積分信号114Sは、サージングの程度を電圧値で対応
させてあり、比較器115では微弱なサージング、また
はサージングではないノイズに起因する電圧を所定の電
圧V IIsと比較することによって除去する。この結
果、所定の強度以上のサージングが実質的なサージング
と判定されることになり、サージング判定を極めて正確
にかつ高感度に行うことができる。
The integral signal 114S has a voltage value corresponding to the degree of surging, and the comparator 115 removes the voltage caused by weak surging or noise that is not surging by comparing it with a predetermined voltage VIIs. As a result, surging of a predetermined intensity or higher is determined to be substantial surging, and surging determination can be performed extremely accurately and with high sensitivity.

116は単安定マルチパイブレークであり、サージング
判定信号31Sの立ち上がりから所定のパルス幅を有す
るパルス信号118S (第7図(E)参照)を発生し
、サージングと判定された瞬間から所定の時間だけBG
L電圧の過剰上昇を防止するべくバックグランドノイズ
レベル発生部112へこの信号116Sを禁止信号とし
て出力する。
116 is a monostable multi-pie break, which generates a pulse signal 118S (see FIG. 7 (E)) having a predetermined pulse width from the rising edge of the surging determination signal 31S, and for a predetermined period of time from the moment when surging is determined. B.G.
This signal 116S is output as a prohibition signal to the background noise level generating section 112 in order to prevent an excessive rise in the L voltage.

次に、センサ異常診断部32において、131はフィル
タであり、サージ判定部31のフィルタと同様に、サー
ジセンサ16からの出力信号1flSから不要な周波数
帯域を減衰させる。+32は平均回路であり、フィルタ
131からの出力信号131sを整波して平均化する。
Next, in the sensor abnormality diagnosis section 32, 131 is a filter, which, like the filter of the surge determination section 31, attenuates unnecessary frequency bands from the output signal 1flS from the surge sensor 16. +32 is an averaging circuit that rectifies and averages the output signal 131s from the filter 131.

133は比較器であり平均回路132からの平均信号1
32Sを所定の基準電圧V133と比較し、平均信号1
32Sが基準電圧v133を下回ったときに正の出力信
号133Sを発生する。
133 is a comparator which receives the average signal 1 from the average circuit 132.
32S with a predetermined reference voltage V133, the average signal 1
32S is below the reference voltage v133, a positive output signal 133S is generated.

134は周波数−電圧変換器(FV変換器)2であり、
前述のNgg検出器13からの検出信号を回転速度に比
例した電圧信号に変換し、ガス発生機回転速度(Ngg
)信号134Sとして、比較器135へ送る。
134 is a frequency-voltage converter (FV converter) 2;
The detection signal from the aforementioned Ngg detector 13 is converted into a voltage signal proportional to the rotation speed, and the gas generator rotation speed (Ngg
) is sent to the comparator 135 as a signal 134S.

この比較器135は、前述のNgg信号134Sの電圧
が所定の基準電圧V+arを上回っているときに正の出
力信号135Sを発生する。
This comparator 135 generates a positive output signal 135S when the voltage of the aforementioned Ngg signal 134S exceeds a predetermined reference voltage V+ar.

13fiはアンドゲートであり、比較器133および比
較器135の各出力信号133Sおよび135Sの論理
積をとり、これらの出力信号133Sおよび135Sが
共に正であるときに正となるようなセンサ異常診断信号
32Sを発生する。
13fi is an AND gate, which calculates the AND of each output signal 133S and 135S of the comparator 133 and the comparator 135, and generates a sensor abnormality diagnosis signal that becomes positive when both output signals 133S and 135S are positive. Generates 32S.

ここで、サージングの発生していない条件下では、サー
ジセンサ16が十分大きな出力信号を発生し得る比較的
小さなガス発生機回転速度に相当する電圧値を基準電圧
V115−の値として与え、一方、基準電圧v133の
値を基準電圧Vrsyの値以上のガス発生機回転速度の
とき得られる比較的小さな平均信号に相当する電圧値と
して予め設定しておく。
Here, under conditions where surging does not occur, a voltage value corresponding to a relatively small rotational speed of the gas generator at which the surge sensor 16 can generate a sufficiently large output signal is given as the value of the reference voltage V115-; The value of the reference voltage v133 is set in advance as a voltage value corresponding to a relatively small average signal obtained when the gas generator rotation speed is equal to or higher than the value of the reference voltage Vrsy.

この結果、サージセンサ18が故障してサージングが発
生しているにもかかわらず、出力信号が十分大きくなら
ないような場合には、このセンサ異常診断部130から
のセンサ異常診断信号32Sによってその故障を検出す
ることができる。また、サージセンサ18の故障だけで
なく、配線の不良やコネクタの接触不良に対しても有効
である。
As a result, if the output signal does not become large enough even though the surge sensor 18 has failed and surging has occurred, the sensor abnormality diagnosis signal 32S from the sensor abnormality diagnosis section 130 can detect the failure. can be detected. Moreover, it is effective not only for failures of the surge sensor 18 but also for defective wiring and poor contact of connectors.

さらに、センサ異常診断信号32Sをもとに、図示しな
い発光ダイオード等によってサージセンサ16の異常を
表示し、運転者にサージセンサの異常を報知するように
することもできる。
Furthermore, based on the sensor abnormality diagnosis signal 32S, the abnormality of the surge sensor 16 can be displayed using a light emitting diode (not shown) or the like to notify the driver of the abnormality of the surge sensor.

次に、演算部33において、+21は単安定マルチパイ
プレークであり、サージング判定信号31Sの立ち上が
りから所定のパルス幅を有するサージングパルス信号1
21S’(第8図参照)を発生する。
Next, in the calculation unit 33, +21 is a monostable multipipe rake, and a surging pulse signal 1 having a predetermined pulse width from the rising edge of the surging determination signal 31S.
21S' (see FIG. 8) is generated.

122は積分器であり、サージングパルス信号121S
を比較的急速に充電し低速に放電して、積分信号122
S(第7図(G)参照)として出力する。この積分信号
122Sは、発生したサージングもしくは発生しかけて
いるサージングを回避するための抽気バルブ18の開度
に対応している。123はアナログスイッチであり、サ
ージセンサ異常診断信号32Sによって、積分信号12
2Sと所定電圧V +2aとのいずれかを選択し、サー
ジ回避信号33Sとして出力する。ここで、所定電圧1
/ 125は、定常的にサージングの発生を防止するの
に充分な油気量に対応する電圧である。アナログスイッ
チ123では、サージセンサ16が異常でない場合には
、積分信号122Sを選択し、サージセンサが異常であ
ると診断された場合には所定電圧V125を選択する。
122 is an integrator and a surging pulse signal 121S
is charged relatively quickly and discharged slowly to generate an integral signal 122.
S (see FIG. 7(G)). This integral signal 122S corresponds to the opening degree of the bleed valve 18 to avoid surging that has occurred or is about to occur. 123 is an analog switch, which outputs the integral signal 12 according to the surge sensor abnormality diagnosis signal 32S.
2S and the predetermined voltage V +2a are selected and output as the surge avoidance signal 33S. Here, the predetermined voltage 1
/125 is a voltage corresponding to a sufficient amount of oil to regularly prevent the occurrence of surging. The analog switch 123 selects the integral signal 122S when the surge sensor 16 is not abnormal, and selects the predetermined voltage V125 when the surge sensor is diagnosed as abnormal.

次に、駆動部34において、141はパルス幅変調器で
あり、油気バルブ18での開度指令値に相当する直流電
圧であるサージ回避信号33Sをパルス幅変調してパル
ス幅変調(PWM)信号141Sを発生する。142は
電力増幅器であり、PWM信号141Sを電力増幅して
、電磁弁である油気バルブ18を駆動できる油気バルブ
駆動信号34Sを発生する。
Next, in the drive unit 34, 141 is a pulse width modulator which pulse width modulates the surge avoidance signal 33S, which is a DC voltage corresponding to the opening command value of the oil/air valve 18, to perform pulse width modulation (PWM). A signal 141S is generated. A power amplifier 142 amplifies the power of the PWM signal 141S to generate an oil/air valve drive signal 34S that can drive the oil/air valve 18, which is a solenoid valve.

抽気バルブ18は抽気バルブ駆動信号345によって駆
動され、サージングが発生した時には、すみやかに油気
量を増大させ、その後サージングが発生しなければ、徐
々に油気量を減少させて元の油気量に戻す。また、サー
ジセンサ16が異常と診断された場合には、定常的にサ
ージングの発生を抑圧できる比較的大なるゝ抽気量を保
つように駆動される。
The bleed valve 18 is driven by the bleed valve drive signal 345, and when surging occurs, it immediately increases the amount of oil, and if surging does not occur thereafter, it gradually decreases the amount of oil to return to the original amount of oil. Return to Furthermore, when the surge sensor 16 is diagnosed as abnormal, it is driven to maintain a relatively large amount of bleed air that can constantly suppress the occurrence of surging.

サージングが発生しやすいのは、第2図で示したように
加速途上が多いが、サージングを検出し、サージングが
発生したときは、すみやかに油気量を増大することがで
き、ガスタービンの運転線をサージング線から遠ざける
ことができる。運転線がサージング線から遠さかること
により、サージマージンか確保され、サージングがすみ
やかに消失する。その後にサージングが発生しなければ
、油気量を徐々に元の状態に戻すので、過度に効率を悪
化させることはなく、エンジンを継続して運転できる。
As shown in Figure 2, surging is most likely to occur during acceleration, but when surging is detected and surging occurs, the amount of oil can be increased immediately, and gas turbine operation can be improved. The line can be moved away from the surging line. By moving the operating line away from the surging line, a surge margin is secured and surging disappears quickly. If surging does not occur after that, the oil amount is gradually returned to its original state, so the engine can continue to operate without excessively deteriorating efficiency.

また、本発明装置のサージング検出感度は前述のように
充分に高いので、強度のサージングは勿論のこと、軽度
のサージングもしくはサージングの前駆過程を検出でき
るので、常にサージングなしの状態もしくはごく微弱な
サージング状態に制御でき、運転フィーリングを損なう
ことなく効率の良い運転が可能となる。
In addition, as mentioned above, the surging detection sensitivity of the device of the present invention is sufficiently high, so it can detect not only strong surging, but also mild surging or the precursor to surging, so it is always in a state of no surging or a very weak surging. This enables efficient driving without sacrificing the driving feel.

なお、ガス発生機の加速過程以外の状態、例えば定常状
態において発生するサージングに対しても全く同様にし
て制御できることは勿論である。
It goes without saying that surging occurring in a state other than the acceleration process of the gas generator, for example in a steady state, can be controlled in exactly the same manner.

また、本実施例では、サージセンサ異常診断部32、に
おいて、サージセンサ16の故障懐断を行うようにした
ので、万一サージセンサ16が故障しでも、これを検出
して圧縮空気の油気量を大きくすることにより、サージ
ングの発生を定常的に抑圧でき、従って、エンジンを破
損させるおそれはない。
In addition, in this embodiment, the surge sensor abnormality diagnosis section 32 detects a failure of the surge sensor 16, so that even if the surge sensor 16 should fail, it will be detected and the oil in the compressed air will be detected. By increasing the amount, the occurrence of surging can be constantly suppressed, so there is no risk of damaging the engine.

また、上側では、圧縮空気を抽気する場所として、圧縮
機の出口と熱交換器の間の場合について説明したが、熱
交換器の出口と燃焼器の間、あるいは燃焼器と圧縮機タ
ービンの間において抽気するようにしても、全く同様に
サージングを回避制御できることは勿論である。
In addition, in the above section, we explained the case between the outlet of the compressor and the heat exchanger as the place where compressed air is extracted, but between the outlet of the heat exchanger and the combustor, or between the combustor and the compressor turbine. It goes without saying that surging can be avoided and controlled in exactly the same way even if the air is bled at the pump.

以上説明したように、本発明によれば、ガスタービンエ
ンジンのサージングを検出し、サージングが発生した場
合には圧縮空気の油気量を比較的すみやかに増大させた
後に再び元の状態に徐々に戻すように構成してサージン
グについての閉ループ制御を行うよにしたので、サージ
ングを回避しつつできるだけサージング領域に近い状態
での運転を行うことが可能となり、以ってエンジンを破
損したり運転性を損なうことがなく、加速性に優れた効
率の良い運転が可能となる。
As explained above, according to the present invention, surging in a gas turbine engine is detected, and when surging occurs, the amount of oil in the compressed air is increased relatively quickly, and then the original state is gradually restored. Since we have configured the system so that the surging returns to normal and perform closed-loop control regarding surging, it is possible to operate as close to the surging region as possible while avoiding surging, thereby preventing damage to the engine or impairing drivability. This enables efficient driving with excellent acceleration without any damage.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はカスタービンの圧縮機の特性曲線図、第2図は
加減速時の運転線を示す特性曲線図、第3図は本発明を
適用したガスタービンエンジンの構成図、第4図は第3
図示のサージセンサの取付位置を示す部分断面図、第5
図は第3図示のサージ回避制御系の一例を示すブロック
図、第6図は第5図に示した制御系の具体例を示すブロ
ック図、第7図は第6図に示したBGL発生器の一例を
示すブロック図、第8図は第5図に示した各部の信号波
形図である。 1・・・圧縮機、 IA・・・ガス発生機軸、 2・・・圧縮機タービン、 3・・・パワタービン、 4・・・減速機、 5・・・エアフィルタ、 8・・・熱交換器、 ?・・・燃焼器、 8・・・燃料供給装置、 8・・・可変ノズル、 10・・・排気マフラ、 11・・・制御部、 12・・・駆動装置、 13・・・ガス発生機回転速度検出器、14・・・パワ
タービン回転速度検出器、15・・・圧縮機タービン入
口温度検出器、16・・・サージセンサ、 17・・・アクセル開度センサ、 18・・・油気バルブ、 19・・・導管、 31・・・サージ判定部、 32・・・異常診断部、 33・・・演算部、 34・・・駆動部、 110・・・サージ判定部、 111 ・・・フィルタ、 112・・・バックグランドノイズレベル発生器、11
3・・・比較器、 114・・・積分器、 115・・・比較器、 116・・・単安定マルチ八イブレータ、121・・・
単安定マルチバイブレーク、122・・・積分器、 123・・・アナログスイッチ、 131 ・・・フィルタ、 132・・・平均回路、 133・・・比較器、 134・・・FV変換器、 135・・・比較器、 136・・・アンドゲート、 141・・・パルス増幅変調器、 142・・・電力増幅器、 +BS・・・サージング信号、 122S・・・サージ回避信号、 135S・・・サージセンサ異常診断信号。 特許出願人 日産自動車株式会社 代 理 人 弁理士 谷 義 − 第1図 4齢正泥量
Fig. 1 is a characteristic curve diagram of the compressor of a gas turbine, Fig. 2 is a characteristic curve diagram showing operating lines during acceleration and deceleration, Fig. 3 is a configuration diagram of a gas turbine engine to which the present invention is applied, and Fig. 4 is Third
Partial sectional view showing the mounting position of the illustrated surge sensor, No. 5
The figure is a block diagram showing an example of the surge avoidance control system shown in Fig. 3, Fig. 6 is a block diagram showing a specific example of the control system shown in Fig. 5, and Fig. 7 is the BGL generator shown in Fig. 6. FIG. 8 is a block diagram showing an example of the signal waveform diagram of each part shown in FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Compressor, IA...Gas generator shaft, 2...Compressor turbine, 3...Power turbine, 4...Reducer, 5...Air filter, 8...Heat exchanger , ? ...Combustor, 8.Fuel supply device, 8.Variable nozzle, 10.Exhaust muffler, 11.Control unit, 12.Drive device, 13.Gas generator rotation. Speed detector, 14... Power turbine rotation speed detector, 15... Compressor turbine inlet temperature detector, 16... Surge sensor, 17... Accelerator opening sensor, 18... Oil valve, 19... Conduit, 31... Surge determination section, 32... Abnormality diagnosis section, 33... Calculation section, 34... Drive section, 110... Surge determination section, 111... Filter, 112...Background noise level generator, 11
3... Comparator, 114... Integrator, 115... Comparator, 116... Monostable multi-octablator, 121...
Monostable multi-by-break, 122... Integrator, 123... Analog switch, 131... Filter, 132... Average circuit, 133... Comparator, 134... FV converter, 135...・Comparator, 136...AND gate, 141...Pulse amplification modulator, 142...Power amplifier, +BS...Surging signal, 122S...Surge avoidance signal, 135S...Surge sensor abnormality diagnosis signal. Patent applicant: Nissan Motor Co., Ltd. Agent: Yoshi Tani, patent attorney - Figure 1: Volume of 4th-age sludge

Claims (1)

【特許請求の範囲】 l)圧縮機のサージングの発生を検出するサージ検出手
段と、該サージ検出手段からの出力に基づき発生したサ
ージングの強さを判定するサージ判定手段と、圧縮空気
を油気する油気手段と、前記サージ判定手段からの判定
出力に基ついてサージングを回避するように前記油気手
段の油気量を補正する補正手段とを具備したことを特徴
とするガスタービンエンジンのサージング回避装置。 2、特許請求の範囲第1項記載の装置において、前記補
正手段は、前記サージ判定手段からのサージングが発生
した旨の判定出力が供給されたときに圧縮空気の抽気量
を速やかに増大させた後、再び元の量まで徐々に減少さ
せるよう圧縮空気の抽気量を補正することを特徴とする
ガスタービンエンジンのサージング回避装置。 3)特許請求の範囲第1項または第2項記載の装置にお
いて、前記抽気手段は、前記圧縮機と熱交換器との間、
または熱交換器と燃焼器との間における圧縮空気、ある
いは燃焼器と圧縮機タービンとの間における燃焼ガスを
抽気することを特徴とするガスタービンエンジンのサー
ジング回避装置。 4)圧縮機のサージングの発生を検出するサージ検出手
段と、該サージ検出手段からの出力に基つき発生したサ
ージングの強さを判定するサージ判定手段と、圧縮空気
を油気する油気手段と、前記サージ判定手段からの判定
出力に基づいてサージングを回避するように前記油気手
段の抽気量を補正する補正手段と、前記サージ検出手段
の異常を検知する異常検知手段と、該異常検知手段によ
り前記 サージ検出手段の異常が検知されたときにサージングの
発生を定常的に抑制するサージ抑制手段とを具備したこ
とを特徴とするガスタービンエンジンのサージング回避
装置。 5)特許請求の範囲第4項記載の装置において、前記サ
ージ抑制手段は、前記サージ検出手段の異常が検知され
たときには、正常であるときよりも大なる油気量を定常
的に与えることを特徴とするガスタービンエンジンのサ
ージング回避装置。 (以下、余白)
[Claims] l) surge detection means for detecting the occurrence of surging in the compressor; surge determination means for determining the strength of the generated surging based on the output from the surge detection means; surging of a gas turbine engine, characterized in that it comprises an oil/air means for correcting the amount of oil in the oil/air means to avoid surging based on a determination output from the surge determining means; Avoidance device. 2. In the apparatus according to claim 1, the correction means promptly increases the amount of compressed air extracted when a determination output indicating that surging has occurred is supplied from the surge determination means. The surging avoidance device for a gas turbine engine is characterized in that the surging avoidance device for a gas turbine engine is characterized in that the amount of extracted air of compressed air is corrected so as to gradually reduce the amount of extracted air to the original amount again. 3) In the apparatus according to claim 1 or 2, the air extraction means is located between the compressor and the heat exchanger,
Or a surging avoidance device for a gas turbine engine, characterized in that it bleeds compressed air between a heat exchanger and a combustor, or combustion gas between a combustor and a compressor turbine. 4) surge detection means for detecting the occurrence of surging in the compressor; surge determination means for determining the strength of the generated surging based on the output from the surge detection means; , a correction means for correcting the amount of air extracted from the oil/air means to avoid surging based on a determination output from the surge determination means, an abnormality detection means for detecting an abnormality in the surge detection means, and the abnormality detection means. 1. A surging avoidance device for a gas turbine engine, comprising: a surge suppressing means for regularly suppressing the occurrence of surging when an abnormality in the surge detecting means is detected. 5) In the device according to claim 4, when an abnormality in the surge detection means is detected, the surge suppressing means constantly applies a larger amount of oil than when it is normal. Features: Gas turbine engine surging avoidance device. (Hereafter, margin)
JP15305783A 1983-08-24 1983-08-24 Device for avoiding surge in gas turbine engine Pending JPS6045732A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15305783A JPS6045732A (en) 1983-08-24 1983-08-24 Device for avoiding surge in gas turbine engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15305783A JPS6045732A (en) 1983-08-24 1983-08-24 Device for avoiding surge in gas turbine engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6045732A true JPS6045732A (en) 1985-03-12

Family

ID=15554034

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP15305783A Pending JPS6045732A (en) 1983-08-24 1983-08-24 Device for avoiding surge in gas turbine engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6045732A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4894782A (en) * 1987-12-18 1990-01-16 United Technologies Corporation Diagnostic system for determining engine start bleed strap failure
JP2014181700A (en) * 2013-03-15 2014-09-29 General Electric Co <Ge> Compressor start bleed system for turbine system, and method of controlling compressor start bleed system
US9725863B2 (en) 2013-09-30 2017-08-08 The Yokohama Rubber Co., Ltd. Vertical pneumatic fender and monitoring method for same
CN112412864A (en) * 2020-12-11 2021-02-26 中国航发上海商用航空发动机制造有限责任公司 Compressor experiment platform and surging and deep stall exit method thereof

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4894782A (en) * 1987-12-18 1990-01-16 United Technologies Corporation Diagnostic system for determining engine start bleed strap failure
JP2014181700A (en) * 2013-03-15 2014-09-29 General Electric Co <Ge> Compressor start bleed system for turbine system, and method of controlling compressor start bleed system
US9725863B2 (en) 2013-09-30 2017-08-08 The Yokohama Rubber Co., Ltd. Vertical pneumatic fender and monitoring method for same
CN112412864A (en) * 2020-12-11 2021-02-26 中国航发上海商用航空发动机制造有限责任公司 Compressor experiment platform and surging and deep stall exit method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1195502B1 (en) Turbocompound internal combustion engine
US4545198A (en) Gas turbine engine control system
JP4365342B2 (en) Turbocharger abnormality determination device
US6506010B1 (en) Method and apparatus for compressor control and operation in industrial gas turbines using stall precursors
US6425247B1 (en) Method for controlling a super-charged internal combustion engine
CN113383152B (en) Method for operating an exhaust gas turbocharger
JPS6045732A (en) Device for avoiding surge in gas turbine engine
CN108463624B (en) Method for controlling a turbo-compression heat engine of a motor vehicle
US10662617B2 (en) Work machine
JPH0117532B2 (en)
EP0905358B1 (en) Control Method
SE526067C2 (en) Protecting motor vehicle turbocharger against overspeeding, by closing exhaust gas brake valve in response to excessive rotation speed or acceleration
JP3160757B2 (en) Gas turbine engine exhaust temperature control device and control method
JP2000345851A (en) Engine with turbo charger
JP3110258B2 (en) Surge detector with asymmetric centrifugal compressor diffuser
JP2001329849A (en) Two-stage supercharging system
JPS6145301Y2 (en)
JPS59108828A (en) Control apparatus for gas turbine engine
JP5123241B2 (en) Variable nozzle control device for turbocharger
JPS6153426A (en) Control device for gas turbine engine
JP3052448B2 (en) Acceleration control device for gas turbine vehicles
KR20070055171A (en) Surging prevention and brake cooling structure of turbo charger vehicle
JP5199929B2 (en) Variable nozzle control device for turbocharger
KR100412893B1 (en) A method for turbo charger protecting of diesel engine
JPS59122730A (en) Controller of gas turbine engine