KR840002483B1 - 가스터어빈 엔진의 시동을 위한 연료흐름 제어시스템 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

가스터어빈 엔진의 시동을 위한 연료흐름 제어시스템

제1도는 본 발명을 도시하는 블록 다이어그램.

제2도는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 다른 블록 다이어그램.

본 발명은 가스터어빈 엔진에 관한 것이며, 특히 토오크를 나타내는 일정한 엔진작동 변소를 감시하고 엔진시동을 위해 주어진 토오크 설계치를 제공하도록 연료흐름 상에서의 폐쇄루우프 전자연료 제어의 논리에 관한 것이다.

제트엔진 제어분야에서 이미 알려져 있듯이, 엔진시동 즉, 엔진이 점화되는 점에서 공회전 속도에 도달하는 점으로의 엔진시동에 있어서, 연료제어를 통해 미리 설정된 계획이 달성된다. 지금까지는, 이러한 연료제어 시스템은 주어진 동력레버 위치에 의해 엔진의 작동성능을 예측할 수 있도록 설계된 시스템의 동력레버 위치에서 시작되는 개방 루우프로 되어있다. 물론, 이러한 시스템은 주어진 엔진 모델의 여러가지 엔진의 성능 변화 또는 제어불량 및 그 유사한 것을 고려하지 않았기 때문에 절대적으로 정확하지는 않았다.

따라서, 에를들어 본 특허출원을 양수한 유나에티드 테크놀로지스 코오포레이숀의 해밀톤 스탠다드 디비죤에 의해서 제작된 모델 JFC-12, JFC-25 및 JFC-60이나 벤딕스 코오포레이숀의 벤딕스 에너지 콘트롤스 디비죤에 의해 제작된 AJ-H1, CJ-G5 및 CJ-G8와 같은 대표적인 연료제어에 있어서, 단일의 연료흐름 제어시스템은 개방 루우프로 되어있고, 일반적으로 대기 온도에 의해서만 변화된다.

알고있듯이, 시동특성은 상기에 언급한 변수를 고려해야 할뿐 아니라, 온도와 압력과 같은 엔진내부 변수의 다른 작용도 고려해야 한다. 다르게 행하는 것은 넓은 범위의 시동 요구조건에 걸쳐 행하여지는 절충 엔진시동이다.

급속 반응하는 전자제어의 출현으로, 일정한 엔진작동 변수의 감시와 넓은 범위의 시동요구 조건에 걸친 엔진시동의 최적화의 능력이 실현되었다. 정지되거나 파동을 일으킴이 없이 가능한 빨리 공회전으로 엔진이 가속되는 것이 중요하다. 따라서, 본 발명에 따라, 엔진시동 시스템은 주어진 엔진 요구조건을 감시하고 연료흐름을 조절하여 시동 시스템에 제공되도록 계산된 측정된 변수에 대하여 폐쇄루우프를 이루며, 따라서 정지하지 않고 반복적인 엔진가속을 달성시킨다. 본 발명의 영역속에서, 보정된 회전자속도(N

), 마하수 및 압축기 흡입압력(CIP) 또는 압축기 배출압력(CDP)의 함수로서 얻어지는 요구되는 토오크 설계와, N가속도에 일정상 수배하고 항공기 부속부품용 토오크와 시동기에 의해 제공되는 토오크를 실제 토오크와의 사이의 차이를 표시하는 토오크 오류신호가 가속을 제공하는데 요구되는 연료흐름을 제공하는데 사용된다.

본 발명의 목적은 정지되지 않고 점화에서 공회전 까지의 빠른시동을 성취하게 하는 최적시동 제어시스템을 가스터어빈 엔진을 위해 제공하는 것이다. 다른 특징은 엔진의 주연소 시스템으로의 연료흐름을 조절시켜서 요구되는 신호와 실제 엔진토오크 사이의 차이 사이에 폐쇄 루우프를 구성시키는 것이다.

또다른 특징과 이점은 본 발명의 실시예를 도시하는 수반된 도면과 명세서 및 청구범위로부터 명백하게 될 것이다.

제1도에서 도시된것 같이, 본 발명은 공지의 전자 소자들로된 두개의 기본 논리회로로 구성된다. 1차논리가 하기에 설명되는 합산기(10)로의 다른 한 입력인 2차논리와 엔진 압축기의 하부의 가스 온도와의 함수인 초기연료 흐름신호의 합에 의해서 설정되는 연료흐름 신호인 합산기(10)로의 입력으로서 사용된다.

처음에는, 동력레버가 시간 순서에서 각동릴레이(12)와 (14) 및 점화지연기(16)을 작동시킨다. 점화지연기(16)는 엔진이 점화될때까지 폐쇄 루우프 작동을 지연시키도록 작동한다. 동시에, 엔진온도 즉 터어빈의 흡입 또는 배출온도의 함수로서 점화 연료흐름을 계획하는 함수 발생기(18)가 연료다기관을 충전시키기 시작하는 연료 제어기로 차례로 통과하는 합산기(10)에 사용된다. 충전후에는, 엔진이 점화되고 가속되기 시작한다.

만약 연료흐름이 시동싸이클 동안에 일정하게 유지된다면, 가속도는 높은 엔진공기 흐름에서 감소된 연료대 공기비에 따라 증가된 엔진회전자 속도에 의하여 감소될 것이다. 본 발명에 의해서, 이러한 조건이 일정한 엔진 작동변수를 감시하고 최적시등 계획을 형성함으로써 수정된다.

본 발명에 따라, 바람직한 토오크 신호가 적당한 상수 K₁에 의해서 급해진 압축기 흡입 또는 배출 압력값(엔진 흡입압력이 똑같이 사용된다)에 의해 곱해진 항공기 마하수와 보정된 회전자속도(N

)의 함수로서 발생되는 함수발생기(20)에 의해서 제공된다.

체배기(22)속의 상수 K₁에 의해서 곱해진 압축기 흡입압력 신호의 적에 의해서 곱해진 토오크 함수신호의 출력이 합산기(24)의 입력으로 인가된다.

논리회로의 다음부분은 실제토오크를 표시하는 신호를 제공하도록 사용된다. 제어기가 압축기 회전자의 가속(N)을 측정하고 이것에 관성상수의 모멘트인 상수 K₂를 곱한다. 특히 높은 고도에서의 항공기 부속부품이 총엔진 토오크의 높은 퍼센트를 사용하기 때문에, 본 발명은 실제회전자 속도를 측정하고 함수발생기(26)속의 항공기 부속부품을 표시하는 신호를 발생시켜서 이러한 점을 고려한다. 이러한 신호의 출력은 N과 K₂신호의 피승수의 출력에 더하여지는 합산기(28)에 전해진다. 합산기(28)의 합성신호가 게획되거나 요구되는 토오크 신호와 실제 토오크 신호사이의 차이를 표시하는 신호를 발생시키는 합산기(24)에 전해진다.

합산기(24)로부터의 출력이 엔진요구 유체역학 제어장치의 연료흐름을 조절하기 위한 연료흐름을 조절하기 위하여 사용되는 적당한 적분기(30)을 통하여 합산기 10에 전달된다.

상기에서 명시된 것 같이, 점화릴레이(14)가 엔진점화 후에 토오크 오류신호만을 통과시키게 사용된다. 점화지연기(16)가 동력레버 회로속에서 미리 설정되며, 연료다기관 충전시간을 계산한다. 지연시간이 소멸된 후에, 토오크 오류신호가 기초적 점화연료 흐름에 더해지는 적분기(30)으로 통과된다.

엔진이 점화 지연시간 주기 동안에 어떤 원인으로 점화되지 않는다면 제어가 기준 토오크와 일치하도록 시도되여 연료흐름을 상승시키기 시작한다. 이렇게 해서, 엔진에의 계획된 보다 높은 연료흐름이 소화되기에 보다 좋은 조건을 제공한다.

본 발명에 따른 폐쇄 루우프 논리에 의하여 미터링 밸브위치, 압력 및 그와 유사한 것과 같은 연료공급 시스템에 연결된 부정확성이 제거된다. 만약 문제가 공급시스템에 존재한다면, 폐쇄루우프 엔진 가속특성에 의해 전자제어로 자동적으로 보정이 이루어진다. 더우기, 이것은 빈약한 연소를 위해 자동적으로 보정함으로써 차갑거나 낮은 등급의 연료에 대하여 보정이 행하여진다.

제2도에서는 앞에서 기술된 실시예와 유사한 본 발명의 다른 실시예가 이미 알려진 전자 요소부로 구성된 두개의 주논리 회로로 도시된다.

1차는 하기의 방법으로 작동하는 지니는 점선블록(29)의 가속 초기 논리회로이다.

시동신호(31)가 릴레이(33)의 사용을 통하여 터어빈 가스온도(32) 또는 터어빈 흡인 및 배출 가스온도에 의해서 계획된 소화 연료흐름을 방출시키는데 사용되고 엔진에 초기 연료흐름 요구신호(34)를 제공한다.

또한 상기와 같은 시동신호가 특수한 시간 주기후에 증가된 연료흐름 요구신호(34)가 되도록 릴레이(33)를 통과하는 합산기(41)에서 소화흐름에 더해지는 적분기(40), 분 선택논리(39), 릴레이(38)을 지나 연소되지 않은 엔진연료 흐름회전률(엔진흡입구, 압축기 흡입기 또는 K₁에 의해 곱해진 함수(37)을 통과하는 릴레이(36)을 개시하는 타이머(35)를 시작하게 한다.

소화검파기(42)가 점화기 엔진속에서 발생하는가를 결정하도록 가스온도(터어빈 흡입 또는 배출가스 온도)를 측정한다. 검파기로부터의 출력신호는 연소되지 않은 엔진연료 흐름 회전률을 종료시키고 연소된 엔진연료 흐름 트림률을 통과하는 릴레이(38)를 작동시킨다. 지금까지 논의된 논리의 실험으로, 소화검파기(42)는 타이머 35싸이클의 완료전에 작동할 수 있다는 것이 명백하다.

연료흐름 요구신호(34)가 되게 릴레이(38), 분선택기(39), 적분기(40), 합산기(41), 릴레이(33)을 통과하는 연소된 엔진연료 흐름트림률이 다음과 같이 발생된다. 항공기 마하수(또는 대기비행속도)가 체배기(44)와 적분기(45)에 의하 엔진 흡입 또는 압축기 흡입 또는 배출압력에 의해서 작용되는 연료흐름 및 트림함수(43)을 설명하는데 사용된다.

연소된 엔진연료 흐름트림률이 압축장치를 정지시키지 않게 엔진 점화 후 엔진에 연료가 충분히 느리게 흐르게 한다. 연료흐름 공급률이 분 선택기(39)속으로 계속적으로 증가되면, 엔진 가속률이 2차 주 논리회로, 즉 폐쇄 루우프 가속논리가 분 선택기(39)에서 폐쇄 루우프 연료 흐름트림률에 대해 선택될때 까지 증가한다.

참조도번(60)의 점선블록속에 담겨진 폐쇄 루우프 가속논리 회로는 다음과 같이 작동한다.

항공기 마하수(또는 대기비행속도)와 압축기(또는 엔진)의 보정된 회전자 속도가 합산기(49)에 사용되는 기준 엔진토오크를 제공하도록 채배기(48)에 의한 압력함수(47)(상수 K₂에 의해서 작용되는 엔진 흡입 또는 압축기 흡입 또는 배출압력에 의해서 발생된)에 의해서 작용되는 토오크 함수(46)을 정의하는데 사용된다. 합산기(49)의 다른 압력은 합산기(50)에서 사용되는 시동기 토오크 및 부속부품 토오크로 구성된 외부토오크이다. 부속부품 토오크는 엔진으로부터 추출되는 예부부하를 표시하고 압축기(또는 엔진)회전자 속도의 함수(51)이다.

시동기 토오크(52)는 압축기(또는 엔진)회전자 속도, 시동기 흡입온도 및 시동기 흡입압력에 의해서 발생된다.

시동기 토오크 신호는 시동기가 엔진 시동중에 작동하거나 하지 않거나를 설정하는 시동기 신호에 의해서 개시되는 선택기(53)을 통하여 통과한다. 합산기(49)와 혼합된 합산기(50)의 출력은 압축기(또는 엔진)회전자 속도률과 상수 K₃(55)에 의해서 계산되는 엔진가속률과 함께 합산기(54)에 인가되는 기준 가속토오크를 발생시킨다. 합산기(54)의 출력이 토오크 오차로서 압축기 회전자(또는 엔진 회전자)의 측정된 가속토오크와 예정된 토오크 사이의 차이를 나타낸다. 터어빈 가스온도(흡입 또는 배출가스 온도)에 의해서 발생되는 다운트림 토오크가 결과적으로 최소의 선택기(57)을 사용하여 토오크 오차의 충격을 파기시키는데 사용된다. 압축장치 정지 또는 과연료 공급에 의해서 야기되는 고온 시동이 엔진 시동중에 이루어져 자동적으로 엔진손상이 제거된다. 최소의 선택기(57)의 출력, 즉 토오크 트림이 상수 K₄(58)에 의해서 작용되고, 이상수가 폐쇄 루우프 연료흐름 트림률 함수를 발생시킨다. 이것은 최소의 선택기(39)에 공급되는 폐쇄 연료흐름 트림률을 발생시키도록 채배기(59)에 의한 엔진 또 압축기 흡입압력에 의해서 작용된다. 상기에서 기술한 바와같이, 최소의 선택기(39)의 출력이 적분기(40), 합산기(41)(소화연료 흐름에 더해진다), 릴레이(33)에 의해서, 엔진에 공급되는 연료흐름을 조절하는 유체역학 제어장치로 전달되는 연료흐름 요구신호(34)를 제공하도록 작용된다.

본 발명에 따라, 폐쇄 루우프 논리가 미터링 밸브위치, 압력 및 그와 유사한 것과 같은 연료공급 장치의 부정확성을 제거시킨다. 만약 문제가 공급장치에 존재하면, 보정은 엔진가속 특성의 폐쇄 루우프 특성에 의한 전자제어에 의해서 자동적으로 이루어진다.

더우기 형태, 품질 또는 온도에 기인한 연료연소 특성의 변화가 폐쇄 루우프 특성에 의해 유사하게 자동적으로 보상된다.

본 발명이 여기에 기술되고 도시된 특수한 실시예에 제한받지 않고 여러가지 변경과 변형이 하기의 청구범위에 의해서 정의되거나 본 신규한 개념의 영역으로부터 이탈하지 않고 이루어질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (1)

1. 점화에서 공회전 속도의 동작 방식으로 동력설비를 시동시키기 위한 압축기 및 터어빈과 점화시 예정된 속도가 얻어질때까지 상기 압축기 및 터어빈에 회전운동을 전달하기 위한 시동기와, 상기 시동기의 작동으로 초기 점화시 압축기를 흡입압력과 터어빈 흡입온도에 반응하는 초기 시동부분과, 기준 토오크 신호를 설계하기 위해 어떤 발전설비 작동변수에 반응하는 장치와 상기 기준 토오크 신호와 비교하기 위해서 발전설비의 시동으로 상기 발전설비에 의해서 발생되는 실제의 토오크에 반응하는 장치 및 상기의 발전설비 작동형태 중에 발전설비에 공급되는 연료의 양을 조절하기 위해 상기 기준 토오크 신호와 상기 실제의 토오크 신호의 차이에 따라 연료흐름을 조절하는 연료 제어기를 포함하는 장치를 구비한 폐쇄 루우프 시동 부분으로 구성된 터어빈형 발전설비의 연료흐름 제어시스템.

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