RU102687U1 - Система управления частотой вращения ротора низкого давления двухконтурного газотурбинного двигателя - Google Patents
Система управления частотой вращения ротора низкого давления двухконтурного газотурбинного двигателя Download PDFInfo
- Publication number
- RU102687U1 RU102687U1 RU2010143687/28U RU2010143687U RU102687U1 RU 102687 U1 RU102687 U1 RU 102687U1 RU 2010143687/28 U RU2010143687/28 U RU 2010143687/28U RU 2010143687 U RU2010143687 U RU 2010143687U RU 102687 U1 RU102687 U1 RU 102687U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pressure rotor
- low pressure
- turbine engine
- output
- input
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Turbines (AREA)
Abstract
Система управления частотой вращения ротора низкого давления двухконтурного газотурбинного двигателя, содержащая исполнительный механизм, связанный через регулятор с выходом элемента сравнения, а также программное устройство, отличающаяся тем, что система снабжена сумматором и вторым программным устройством, входы первого и второго программных устройств имеют возможность соединения соответственно с датчиком температуры воздуха на входе в двигатель и с датчиком положения рычага управления двигателем, выходы программных устройств соединены с входами сумматора, выход которого связан со вторым входом элемента сравнения, первый вход которого имеет возможность соединения с датчиком частоты вращения ротора низкого давления.
Description
Полезная модель относится к авиационной технике и может быть использована для управления работой двухконтурных газотурбинных двигателей (ГТД) летательных аппаратов за счет регулирования частоты вращения ротора низкого давления ГТД.
Известна система управления ГТД, содержащая два контура регулирования. Первый контур регулирования включает датчик частоты вращения, связанный с основным регулятором частоты вращения, выход которого связан с сервоприводом топливорегулирующего клапана. Данный контур также содержит задатчик основного регулятора. Второй контур регулирования осуществляет регулирование температуры газа перед турбиной и содержит датчик температуры, связанный с первым входом регулятора, второй вход которого связан с задатчиком предельной температуры. Система также содержит второй датчик частоты вращения, выход которого связан с первым входом дополнительного регулятора частоты вращения, второй вход которого связан с выходом нелинейного звена, связанным с выходом регулятора технологического параметра. Выходы регуляторов частоты вращения связаны с входами селектора, выход селектора соединен с первым входом сумматора, второй вход которого связан с датчиком обратной связи по положению топливорегулирующего органа.
В процессе работы системы выходной сигнал регулятора, представляющий разность между выходным сигналом нелинейного звена и сигналом датчика частоты вращения, проходит через селектор (пока предельное значение температуры не достигнуто), поступает на сумматор, где суммируется с сигналом датчика обратной связи и поступает на вход задатчика, который управляет регулятором частоты вращения сервопривода. При достижении предельной температуры газа перед турбиной, на селектор подается и сигнал с регулятора температуры, который подается на селектор, как и сигнал частоты вращения, управляющий сигнал с селектора поступает на сумматор и, далее - на регулятор и управление топливорегулирующего клапана. (см. а.с. СССР №591024, кл. F02C 9/00, 1979 г.)
В результате анализа известной системы управления ГТД необходимо отметить, что она осуществляет регулирование ГТД по двум параметрам - частоте вращения ротора и температуре газа перед турбиной. Однако данная система весьма сложна, обладает довольно большой инерционностью, что не позволяет эффективно использовать ее при работе ГТД на переходных предельных режимах.
Известен способ отладки ГТД с форсажной камерой, реализуемый системой, которая оснащена датчиком температуры (Tт)газов за турбиной, датчиком перепада давления газов на турбине (πт), автоматом управления (Fгф) по сигналу (πт), датчиком положения гидроцилиндров сопла, автоматом подачи форсажного топлива с настроечным элементом.
Система также содержит пульт управления, связанный входами с поименованными выше датчиками. Пульт включает преобразователь сигналов, вычислитель, соединенный с преобразователем, элемент сравнения, связанный с выходами преобразователя и вычислителя.
При функционировании системы на вход преобразователя сигналов поступают сигналы с датчика температура (Tт) газов за турбиной и с датчика положения гидроцилиндров сопла. На выходе преобразователя сигналов формируется единый цифровой код сигналов датчиков, который поступает на вход вычислителя. Сигналы с выхода преобразователя сигналов поступают в вычислительное устройство для расчета потребного значения площади реактивного сопла по формуле
,
где Fгф и Fгм - площади реактивного сопла на форсажном и бесфорсажном режимах соответственно, Тт и Тфзфд - замеренное и заданное значение температуры газа за турбиной. При отладке двухконтурных газотурбинных двигателей, потребное значение площади реактивного сопла определяют по формуле
,
где T2т - температура газов за турбиной после смешения обоих потоков.
Сигнал с выхода вычислительного устройства, характеризующий заданную площадь реактивного сопла поступает на вход элемента сравнения, где формируется управляющий сигнал.
При работе двигателя в форсажном режиме на вход преобразователя сигналов поступают сигналы с датчика температура (Тт) газов сопла и датчика положения гидроцилиндров сопла. Преобразованный сигнал с выхода преобразователя сигналов поступает на вход элемента сравнения, где он сравнивается с расчетным значением (Fгф). На выходе элемента сравнения формируется сигнал ΔF, по которому меняется настройка автомата подачи топлива за счет изменения настроечного элемента.
Команда для изменения настройки автомата подается (в ручном или автоматическом режиме) до тех пор, пока проходная площадь реактивного сопла не станет равной потребному значению Fгф (ΔF=0).
(см. патент РФ №2383001, кл. F01M 15/00, 2010 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа известной системы необходимо отметить, что она довольно инерционна, что не обеспечивает оперативного эффективного регулирования ГТД, особенно на переходных режимах его работы.
Техническим результатом настоящей полезной модели является разработка системы управления частотой вращения ротора низкого давления двухконтурного ГТД, обеспечивающего повышение оперативности управления и экономичности ГТД по топливу, за счет однозначного регулирования скольжения частот вращения роторов низкого и высокого давлений:
S=nквд/nкид=f(αруд, Твх), где:
αруд - положение рычага управления двигателем;
nквд - частота вращения ротора высокого давления;
nкид - частота вращения ротора низкого давления;
Твх - температура воздуха на входе в двигатель.
Указанный технический результат обеспечивается за счет того, что в системе управления частотой вращения ротора низкого давления двухконтурного газотурбинного двигателя, содержащей исполнительный механизм, связанный через регулятор с выходом элемента сравнения, а также программное устройство, новым является то, что система снабжена сумматором и вторым программным устройством, входы первого и второго программных устройств имеют возможность соединения соответственно с датчиком температуры воздуха на входе в двигатель и с датчиком положения рычага управления двигателем, выходы программных устройств соединены с входами сумматора, выход которого связан со вторым входом элемента сравнения, первый вход которого имеет возможность соединения с датчиком частоты вращения ротора низкого давления.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых представлена схема системы управления частотой вращения ротора низкого давления двухконтурного ГТД.
Система управления ГТД 1 содержит исполнительный механизм 2, который может быть выполнен различным образом, например, в виде гидроцилиндра или шагового электромотора. Механизм 2 связан с регулятором 3. Регулятор предназначен для выработки управляющего сигнала и подачи его на исполнительный механизм. В качестве регулятора используется стандартный гидромеханический блок. Вход регулятора 3 связан с выходом элемента сравнения 4, первый вход которого имеет возможность связи с датчиком частоты вращения ротора низкого давления (n).
Система оснащена первым 5 и вторым 6 программными устройствами, а также сумматором 7, выход которого связан со вторым входом элемента сравнения 4.
Входы первого 5 и второго 6 программных устройств имеют возможность соединения соответственно с датчиком температуры воздуха (Твх) на входе в ГТД и с датчиком положения рычага (не показан) управления двигателем (РУД) (αруд).
Первое программное устройство 5 предназначено для формирования программного значения частоты вращения ротора низкого давления (n°1) в зависимости от внешних условий (Tвх).
Второе программное устройство 6 предназначено для формирования программного значения частоты вращения ротора низкого давления (n°2) в зависимости от положения рычага управления двигателем (αруд).
Первое 5 и второе 6 программные устройства могут быть выполнены различным известным образом, например, в виде профилированных кулачков, рабочие профили которых обеспечивают получение заданных характеристик на выходе.
Выходы программных устройств 5 и 6 связаны с входами сумматора 7, выход которого, как уже упоминалось выше, связан со вторым входом элемента сравнения 4.
Система управления частотой вращения ротора низкого давления двухконтурного ГТД функционирует следующим образом.
Перед эксплуатацией ГТД его программные устройства 5 и 6 настраивают на заданные параметры:
- в программном устройстве 5 реализуется заданная зависимость n°1=f(Tвх), обеспечивающая желаемое значение частоты вращения ротора низкого давления в зависимости от внешних условий, характеризуемых значением Tвх, выбираемых из условия обеспечения высотно-скоростных характеристик ГТД;
- в программном устройстве 6 реализуется заданная зависимость n°2=f(αруд), обеспечивающая желаемое значение частоты вращения ротора низкого давления в зависимости от внешних условий, характеризуемых значением αруд, выбираемых из условия обеспечения дроссельных характеристик ГТД.
Оптимальные значения n°2=f(Tвх) и n°2=f(αруд) определяются на этапе проектирования ГТД и могут уточняться при его испытании и эксплуатации.
В процессе работы ГТД параметры Твх, n с датчиков поступают на:
Твх - на программное устройство 5;
n - на первый вход элемента сравнения 4;
сигнал, характеризующий положение рычага управления двигателя (αруд) - на программное устройство 6.
На первом программном устройстве 5 формируется программный управляющий сигнал частоты вращения ротора низкого давления в зависимости от температуры воздуха на входе в ГТД (n°1). На втором программном устройстве 6 формируется программный управляющий сигнал частоты вращения ротора низкого давления (n°2) в зависимости от положения РУД.
Сформированные в программных устройствах 5 и 6 сигналы (n°1) и (n°2) поступают на входы сумматора 7, в котором формируется программный управляющий сигнал (n°) и подается на второй вход элемента сравнения 4, где сравнивается с сигналом (n) датчика частоты вращения ротора низкого давления.
Выходной управляющий сигнал с выхода элемента сравнения 4 (Δn) поступает в регулятор 3, где формируется сигнал требуемого положения исполнительного механизма 2. С регулятора 3 управляющий сигнал (Fc) поступает на исполнительный механизм 2 исполнительный орган которого регулирует соответствующим образом скорость вращения ротора низкого давления.
Система отрегулирована таким образом, что на установившихся режимах работы ГТД сигналы (n) (n°) компенсируют друг друга и сигнал (Fc) равен нулю. В противном случае исполнительный механизм регулируют таким образом, чтобы данное значение стремилось к нулю.
Система обеспечивает оптимальное соотношение частот вращения ротора высокого давления и ротора низкого давления и, тем самым, обеспечивает высокую экономичность ГТД по топливу на дроссельных режимах и в полете, а также обеспечивает быстрое перекрывание (компенсацию) возмущения по газовоздушному тракту за счет применения управления от РУД.
Claims (1)
- Система управления частотой вращения ротора низкого давления двухконтурного газотурбинного двигателя, содержащая исполнительный механизм, связанный через регулятор с выходом элемента сравнения, а также программное устройство, отличающаяся тем, что система снабжена сумматором и вторым программным устройством, входы первого и второго программных устройств имеют возможность соединения соответственно с датчиком температуры воздуха на входе в двигатель и с датчиком положения рычага управления двигателем, выходы программных устройств соединены с входами сумматора, выход которого связан со вторым входом элемента сравнения, первый вход которого имеет возможность соединения с датчиком частоты вращения ротора низкого давления.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010143687/28U RU102687U1 (ru) | 2010-10-27 | 2010-10-27 | Система управления частотой вращения ротора низкого давления двухконтурного газотурбинного двигателя |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010143687/28U RU102687U1 (ru) | 2010-10-27 | 2010-10-27 | Система управления частотой вращения ротора низкого давления двухконтурного газотурбинного двигателя |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU102687U1 true RU102687U1 (ru) | 2011-03-10 |
Family
ID=46311496
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010143687/28U RU102687U1 (ru) | 2010-10-27 | 2010-10-27 | Система управления частотой вращения ротора низкого давления двухконтурного газотурбинного двигателя |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU102687U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2619661C2 (ru) * | 2012-04-27 | 2017-05-17 | Снекма | Газотурбинный двигатель, содержащий систему мониторинга, содержащую модуль включения функции защиты газотурбинного двигателя, и способ мониторинга |
-
2010
- 2010-10-27 RU RU2010143687/28U patent/RU102687U1/ru active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2619661C2 (ru) * | 2012-04-27 | 2017-05-17 | Снекма | Газотурбинный двигатель, содержащий систему мониторинга, содержащую модуль включения функции защиты газотурбинного двигателя, и способ мониторинга |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106321252B (zh) | 一种航空发动机的起动过程燃油控制方法和系统 | |
US10934944B2 (en) | Method for optimization of transient control law of aero-engine | |
EP3626627B1 (en) | Model-based control system and method for a turboprop engine | |
RU2466287C1 (ru) | Способ управления газотурбинным двигателем с форсажной камерой сгорания и система для его осуществления | |
EP3472445B1 (en) | Method for controlling fuel distribution in a gas turbine engine with multiple combustion zones | |
EP2647811B1 (en) | Gas turbine control device and power generation system | |
CN104389685A (zh) | 一种航空发动机自适应寿命延长控制系统的设计方法 | |
RU2383001C1 (ru) | Способ отладки газотурбинного двигателя с форсажной камерой | |
US5447023A (en) | Synthesized fuel flow rate and metering valve position | |
RU102687U1 (ru) | Система управления частотой вращения ротора низкого давления двухконтурного газотурбинного двигателя | |
CN117518816A (zh) | 基于群智能搜索的变循环发动机性能寻优控制设计方法 | |
JP2013087716A (ja) | 予混合式ガスエンジンの制御装置および予混合式ガスエンジンの制御方法、ならびに予混合式ガスエンジンシステム | |
US20230126222A1 (en) | Active stability control of compression systems utilizing electric machines | |
RU101736U1 (ru) | Система управления площадью критического сечения реактивного сопла двухконтурного газотурбинного двигателя | |
RU2446300C1 (ru) | Способ управления частотой вращения ротора низкого давления двухконтурного газотурбинного двигателя | |
CN112711278B (zh) | 变循环发动机模态转换恒定流量控制方法 | |
EP3922834B1 (en) | Systems and methods for determination of gas turbine fuel split for head end temperature control | |
CN114637210A (zh) | 航空发动机多回路综合控制方法及系统 | |
RU2736403C1 (ru) | Способ управления турбореактивным двигателем | |
RU2443890C1 (ru) | Способ управления площадью критического сечения реактивного сопла двухконтурного газотурбинного двигателя | |
RU112725U1 (ru) | Система управления положением направляющих аппаратов компрессора газотурбинного двигателя | |
RU2652267C2 (ru) | Способ управления газотурбинным двигателем с форсажной камерой сгорания и система для его осуществления | |
Linyuan et al. | Steady state control schedule optimization for a variable cycle engine | |
RU151397U1 (ru) | Система управления газотурбинным двигателем с форсажной камерой сгорания | |
Peng et al. | Development and test evaluation of full authority digital electronic control system for auxiliary power unit based on electronic pump |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD1K | Correction of name of utility model owner | ||
PC12 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for utility models |
Effective date: 20151103 |
|
PC92 | Official registration of non-contracted transfer of exclusive right of a utility model |
Effective date: 20190814 |