RU117513U1 - GAS-TURBINE ENGINE START-UP SYSTEM - Google Patents
GAS-TURBINE ENGINE START-UP SYSTEM Download PDFInfo
- Publication number
- RU117513U1 RU117513U1 RU2011153837/06U RU2011153837U RU117513U1 RU 117513 U1 RU117513 U1 RU 117513U1 RU 2011153837/06 U RU2011153837/06 U RU 2011153837/06U RU 2011153837 U RU2011153837 U RU 2011153837U RU 117513 U1 RU117513 U1 RU 117513U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gear ratio
- clutch
- engine
- compressor
- rotor
- Prior art date
Links
Landscapes
- Supercharger (AREA)
Abstract
1. Система запуска газотурбинного двигателя, содержащая турбостартер, имеющий возможность кинематического соединения через муфту с редуктором ротора компрессора двигателя, отличающаяся тем, что система оснащена механизмом управления муфтой, устройством с регулируемым передаточным отношением, установленным между турбостартером и муфтой, задатчиком режима работы устройства с регулируемым передаточным отношением, выход которого связан с механизмом регулирования передаточного отношения устройства с регулируемым передаточным отношением, устройством сравнения частоты вращения компрессора с заданной, выход которого связан с механизмом управления муфтой, а входы задатчика и устройства сравнения связаны с датчиком частоты вращения ротора компрессора. ! 2. Система запуска газотурбинного двигателя по п.1, отличающаяся тем, что в качестве устройства с регулируемым передаточным отношением использован вариатор. 1. The system for starting a gas turbine engine, containing a turbo starter, which can be kinematically connected through a clutch with a gearbox of the engine compressor rotor, characterized in that the system is equipped with a clutch control mechanism, a device with an adjustable gear ratio installed between the turbo starter and the clutch, a device operating mode set with an adjustable gear ratio, the output of which is connected to the gear ratio control mechanism of the device with an adjustable gear ratio, the compressor rotation speed comparison device with the set one, the output of which is connected to the clutch control mechanism, and the inputs of the setpoint and comparison device are connected to the compressor rotor speed sensor. ! 2. The system for starting a gas turbine engine according to claim 1, characterized in that a variator is used as a device with a variable gear ratio.
Description
Известна система запуска газотурбинного двигателя, на валу ротора турбокомпрессора которого установлен компрессор, имеющий воздуховод, на выходе воздуховода расположен сопловой аппарат и турбина. Система содержит камеру сгорания, являющуюся турбиной активной мощности с сопловым аппаратом на ее выходе. Камера сгорания установлена на своем валу с возможностью вращения относительно ротора турбокомпрессора. Система оснащена стартером, связанным через механическую передачу с валом, на котором установлена камера сгорания, а сам вал связан с валом турбокомпрессора через отключающую муфту.A known system for starting a gas turbine engine, on the rotor shaft of a turbocompressor of which a compressor is installed having an air duct, a nozzle apparatus and a turbine are located at the outlet of the air duct. The system comprises a combustion chamber, which is an active power turbine with a nozzle device at its outlet. The combustion chamber is mounted on its shaft with the possibility of rotation relative to the rotor of the turbocharger. The system is equipped with a starter connected via a mechanical transmission to the shaft on which the combustion chamber is mounted, and the shaft itself is connected to the turbocompressor shaft through a disconnect clutch.
Для запуска двигателя принудительно вращают ротор турбокомпрессора для подачи воздуха к камере сгорания с целью получения в ней нагретого рабочего тела. Одновременно в камеру сгорания подают топливо для образования топливно-воздушной смеси и осуществляют ее поджиг.To start the engine, the rotor of the turbocharger is forced to rotate to supply air to the combustion chamber in order to obtain a heated working fluid in it. At the same time, fuel is supplied to the combustion chamber to form a fuel-air mixture and is ignited.
При начале запуска одновременно с принудительным вращением ротора турбокомпрессора осуществляют принудительное вращение камеры сгорания. Это происходит благодаря кинематической связи вала камеры сгорания со стартером через зубчатую передачу. При этом в начале запуска совместно вращаются камера сгорания и ротор турбокомпрессора. Кроме того, вращение камеры сгорания может обеспечиваться сопловым аппаратом, в который подается воздух от компрессора по воздуховоду. Совместное вращение камеры сгорания и ротора турбокомпрессора продолжается до тех пор, пока частота вращения ротора не начнет превышать частоту вращения камеры сгорания. В этот момент частота вращения ротора достаточна для выхода двигателя на режим малого газа, и муфта отсоединяет вал ротора турбокомпрессора от вала (следовательно, от стартера). Далее прекращают принудительное вращение камеры сгорания.At the start of the start, simultaneously with the forced rotation of the turbocompressor rotor, the combustion chamber is forcedly rotated. This is due to the kinematic connection of the shaft of the combustion chamber with the starter through a gear transmission. At the same time, at the beginning of the launch, the combustion chamber and the turbocompressor rotor rotate together. In addition, the rotation of the combustion chamber can be provided by a nozzle apparatus into which air is supplied from the compressor through the duct. The joint rotation of the combustion chamber and the rotor of the turbocharger continues until the rotor speed begins to exceed the frequency of rotation of the combustion chamber. At this moment, the rotor speed is sufficient for the engine to go to idle mode, and the clutch disconnects the rotor shaft of the turbocharger from the shaft (therefore, from the starter). Then stop the forced rotation of the combustion chamber.
В процессе запуска двигателя в сопловой аппарат камеры сгорания под давлением в обход камеры сгорания по воздушному каналу подают рабочее тело. Это позволяет перевести сопловой аппарат камеры сгорания в режим дозвукового истечения на время запуска, что снижает потери энергии и повышает эффективность запуска двигателя.In the process of starting the engine, a working fluid is fed into the nozzle apparatus of the combustion chamber under pressure, bypassing the combustion chamber, through the air channel. This allows you to put the nozzle apparatus of the combustion chamber into subsonic flow mode for the start time, which reduces energy loss and increases the efficiency of the engine starting.
(см. патент РФ №2050455, кл. Р02С 9/26, 1995 г.).(see RF patent No. 2050455, CL Р02С 9/26, 1995).
В результате анализа известной системы необходимо отметить, что она не позволяет обеспечить работу пускового устройства на режиме максимальной мощности, что увеличивает время запуска двигателя.As a result of the analysis of the known system, it should be noted that it does not allow the starting device to operate at maximum power, which increases the engine start time.
Известна реализующая способ система запуска газотурбинного двигателя, содержащая связанный через систему шестерен и обгонную муфту с турбостартером вал запускаемого двигателя. С валом двигателя также кинематически связаны гидравлический насос и электрогенератор. Вход гидравлического насоса соединен с баком рабочей жидкости, а выход - с агрегатами систем управления самолетом. Выход насоса через клапан перепуска соединен с его входом.A method for starting a gas turbine engine implementing a method is known, comprising a shaft of a starting engine coupled through a gear system and an overrunning clutch with a turbostarter. A hydraulic pump and an electric generator are also kinematically connected to the motor shaft. The inlet of the hydraulic pump is connected to the tank of the working fluid, and the outlet is connected to the units of the aircraft control systems. The pump output through the bypass valve is connected to its inlet.
В процессе работы системы при запуске двигателя вращение от вала турбостартера через обгонную муфту сообщается валу двигателя и одновременно валу гидравлического насоса. Рабочую жидкость с выхода насоса пропускают через агрегаты систем управления самолетом, при этом снижается уровень потребляемой мощности объемным гидравлическим насосом. При выходе на рабочий режим (например, малого газа), в камеру сгорания подают топливо и осуществляют его поджиг.During the operation of the system, when starting the engine, rotation from the turbostarter shaft through the overrunning clutch is communicated to the engine shaft and simultaneously to the hydraulic pump shaft. The working fluid from the pump outlet is passed through the units of the aircraft control systems, while the level of power consumption is reduced by a volumetric hydraulic pump. Upon reaching the operating mode (for example, small gas), fuel is supplied to the combustion chamber and ignited.
Когда частота вращения вала турбостартера становится меньше частоты вращения вала двигателя, обгонная муфта размыкает кинематическую связь турбостартера и вала двигателя, после чего турбостартер отключают.When the rotational speed of the turbostarter shaft becomes less than the rotational speed of the engine shaft, the freewheel closes the kinematic connection between the turbostarter and the motor shaft, after which the turbostarter is turned off.
(см. патент РФ №2168043, кл. Р02С 7/26, 2001 г.) - наиболее близкий аналог.(see RF patent No. 2168043, class Р02С 7/26, 2001) is the closest analogue.
В результате анализа известной системы необходимо отметить, что в известной системе на повышенных частотах вращения вала турбокомпрессора падает его мощность, что увеличивает время запуска двигателя.As a result of the analysis of the known system, it should be noted that in the known system at increased rotational speeds of the turbocompressor shaft, its power decreases, which increases the engine start time.
Техническим результатом настоящей полезной модели является сокращение времени запуска газотурбинного двигателя за счет обеспечения заданной мощности, подаваемой на вал двигателя.The technical result of this utility model is to reduce the start time of a gas turbine engine by providing a given power supplied to the engine shaft.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в системе запуска газотурбинного двигателя, содержащей турбостартер, имеющий возможность кинематического соединения через муфту с редуктором ротора компрессора двигателя, новым является то, что система оснащена механизмом управления муфтой, устройством с регулируемым передаточным отношением, установленным между турбостартером и муфтой, задатчиком режима работы устройства с регулируемым передаточным отношением, выход которого связан с механизмом регулирования передаточного отношения устройства, устройством сравнения частоты вращения компрессора с заданной, выход которого связан с механизмом управления муфтой, а входы задатчика и устройства сравнения связаны с датчиком частоты вращения компрессора, причем в качестве устройства с регулируемым передаточным отношением использован вариатор.The specified technical result is ensured by the fact that in a start-up system of a gas turbine engine containing a turbostarter having the possibility of kinematic connection through a clutch with a gearbox of a rotor of an engine compressor, the novelty is that the system is equipped with a clutch control mechanism, a device with an adjustable gear ratio installed between the turbostarter and the clutch , the adjuster of the operating mode of the device with an adjustable gear ratio, the output of which is connected with the gear regulation mechanism elations device unit comparing the compressor speed to a predetermined output of which is connected with the clutch control mechanism, and inputs the set point and the comparison device are connected with the compressor rotational speed sensor, and as a device with an adjustable transmission ratio of the variator used.
Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых:The essence of the claimed utility model is illustrated by graphic materials on which:
- на фиг.1 - представлена схема системы запуска газотурбинного двигателя;- figure 1 is a diagram of a system for starting a gas turbine engine;
- на фиг.2 - график изменения мощности турбостартера в зависимости от частоты вращения вала его свободной турбины.- figure 2 is a graph of the power change of the turbostarter, depending on the frequency of rotation of the shaft of its free turbine.
Система запуска газотурбинного двигателя 1 содержит привод 2 вращения ротора компрессора, кинематически связанный с редуктором 3, один из выходов которого связан с внешней нагрузкой 4 (например, насосами, вентиляторами системы охлаждения и пр.).The starting system of a gas turbine engine 1 contains a rotor drive 2 of a compressor rotor kinematically connected to a reducer 3, one of the outputs of which is connected to an external load 4 (for example, pumps, cooling system fans, etc.).
На входе редуктора 3 установлена муфта 5.At the input of the gearbox 3 mounted coupling 5.
Система оснащена датчиком 6 частоты вращения ротора компрессора двигателя (nк), связанным с устройством сравнения 7, выход которого связан с механизмом 8 управления муфтой 5.The system is equipped with a sensor 6 of the rotational speed of the rotor of the engine compressor (n k ) associated with a comparison device 7, the output of which is connected to the control mechanism 8 of the coupling 5.
Через муфту 5 входной элемент (вал) редуктора 3 имеет возможность кинематического соединения с устройством 9 с регулируемым передаточным отношением (например, вариатором). Устройство 9 управляется механизмом 10, вход которого связан с задатчиком 11 передаточного отношения устройства 9.Through the clutch 5, the input element (shaft) of the gearbox 3 has the possibility of kinematic connection with a device 9 with an adjustable gear ratio (for example, a variator). The device 9 is controlled by a mechanism 10, the input of which is connected with the gear setter 11 of the gear ratio of the device 9.
Система оснащена турбостартером 12, скомпонованным со свободной турбиной 13, связанной с входом (входным валом) устройства 9.The system is equipped with a turbostarter 12 arranged with a free turbine 13 connected to the input (input shaft) of the device 9.
Для комплектации системы используются стандартные блоки, устройства и механизмы.To complete the system, standard blocks, devices and mechanisms are used.
Турбостартер со свободной турбиной и редуктор являются стандартными агрегатами.A turbo starter with a free turbine and a gearbox are standard units.
В качестве устройства с регулируемым передаточным отношением наиболее целесообразно использовать вариатор, управляемый например гидропереключателем.As a device with an adjustable gear ratio, it is most advisable to use a variator controlled for example by a hydraulic switch.
Муфту наиболее целесообразно использовать электромагнитную, оснащенную механизмом управления. В качестве механизма управления может быть использован, например, электромагнит с сердечником.The coupling is most appropriate to use an electromagnetic, equipped with a control mechanism. As a control mechanism, for example, an electromagnet with a core can be used.
В качестве задатчика 11 может быть использован электронный блок, реализующий наперед заданное отношение частот вращения ротора компрессора двигателя и свободной турбины устройства, так чтобы после достижения частоты вращения свободной турбины значения соответствующего максимальной мощности, частота вращения свободной турбины оставалась постоянной.As a setpoint 11, an electronic unit can be used that implements a predetermined ratio of rotational speeds of the compressor rotor of the engine and the free turbine of the device, so that after reaching the free turbine speed corresponding to the maximum power, the free turbine speed remains constant.
В качестве устройства сравнения может быть использован электронный блок в котором сравнивается частота вращения ротора двигателя с наперед заданной величиной, соответствующей значению частоты вращения, при которой отключается муфта.As a comparison device, an electronic unit can be used in which the rotor speed of the engine rotor is compared with a predetermined value corresponding to the value of the rotational speed at which the clutch is disconnected.
Система управления запуском газотурбинного двигателя работает следующим образом.The control system for starting a gas turbine engine operates as follows.
Для запуска двигателя включают в работу турбостартер 12, приводящий во вращение свободную турбину 13, вращение с которой передается на устройство 9 и далее - через включенную муфту 5 на редуктор 3, который начинает раскручивать ротор компрессора двигателя и подсоединенные к выходу редуктора 3 нагрузки 4. Частота вращения ротора компрессора двигателя отслеживается датчиком 6, с которого значение частоты вращения поступает на устройство сравнения 7 и задатчик 11 передаточного отношения устройства 9.To start the engine, a turbostarter 12 is put into operation, which drives a free turbine 13, the rotation of which is transmitted to the device 9 and then through the included clutch 5 to the gearbox 3, which starts to spin the compressor rotor of the engine and loads 4 connected to the output of the gearbox 3. Frequency the rotation of the rotor of the compressor of the engine is monitored by a sensor 6, from which the value of the rotational speed is supplied to the comparison device 7 and the gear ratio adjuster 11 of the device 9.
В устройстве 7 осуществляется сравнение заданной (при которой в камеру сгорания подают топливо и осуществляют его поджиг) и фактической частот вращения ротора компрессора и пока измеренная частота вращения ротора компрессора не превысила заданную, на механизм 8 управления муфтой выдается сигнал, в соответствии с которым муфта остается во включенном положении и передает вращение от свободной турбины 13 турбостартера 12 через редуктор 3 на привод 2 вращения ротора компрессора двигателя.The device 7 compares the set (at which fuel is supplied to the combustion chamber and ignites it) and the actual compressor rotor speeds and until the measured compressor rotor speed has exceeded the set one, a signal is output to the clutch control mechanism 8, according to which the clutch remains in the on position and transmits the rotation from the free turbine 13 of the turbostarter 12 through the gear 3 to the drive 2 of the rotation of the rotor of the compressor of the engine.
Параллельно, в задатчике 11 формируется управляющий сигнал (i), который характеризует отношение (i=ncт/nк), где nст - частота вращения вала свободной турбины турбостартера. Данный сигнал поступает на механизм 10 управления устройством 9 для регулирования его передаточного отношения.In parallel, the control signal (i) is generated in the setter 11, which characterizes the ratio (i = n ct / n k ), where n ct is the rotational speed of the shaft of the free turbine starter turbine. This signal is supplied to the control mechanism 10 of the device 9 to regulate its gear ratio.
В процессе запуска двигателя частота вращения вала свободной турбины турбостартера постепенно увеличивается (см. фиг.2) и постепенно увеличивается частота вращения ротора компрессора. При достижении определенной частоты вращения вала свободной турбины турбостартера, ее мощность начинает уменьшаться (штриховая линия на фиг.2), следовательно, уменьшается мощность раскрутки ротора компрессора, что увеличивает время запуска. Чтобы этого не произошло, задатчик 11 формирует управляющий сигнал, который подается на механизм 10 управления передаточным отношением устройства 9, которое регулируется таким образом, чтобы поддержать постоянную мощность, подаваемую на ротор компрессора двигателя (горизонтальная линия графика на фиг.2), что и позволяет сократить время запуска двигателя.In the process of starting the engine, the rotational speed of the shaft of the free turbine of the turbostarter gradually increases (see FIG. 2) and the rotor speed of the compressor rotor gradually increases. Upon reaching a certain speed of rotation of the shaft of the free turbine of the turbostarter, its power begins to decrease (dashed line in Fig. 2), therefore, the compressor rotor unwinding power decreases, which increases the start-up time. To prevent this, the controller 11 generates a control signal that is supplied to the gear ratio control mechanism 10 of the device 9, which is adjusted so as to maintain constant power supplied to the rotor of the engine compressor (horizontal line of the graph in FIG. 2), which allows reduce engine start time.
При достижении компрессором заданных оборотов, достаточных для розжига камеры сгорания, включается подача топлива в камеру сгорания, поджиг его и включение в работу двигателя. Ротор компрессора при этом раскручен до заданной (рабочей) частоты вращения и соответствующий сигнал с датчика 6 поступает на устройство сравнения 7, которое вырабатывает управляющий сигнал на механизм 8 управления муфтой 5 и отключает ее, разъединяя кинематическую цепь, связывающую турбокомпрессор 12 с редуктором 3 двигателя. Отключают турбокомпрессор. Процесс запуска двигателя закончен.When the compressor reaches the specified speed sufficient to ignite the combustion chamber, the fuel is switched on to the combustion chamber, ignited and turned on. In this case, the compressor rotor is untwisted to a predetermined (working) speed and the corresponding signal from the sensor 6 is supplied to a comparison device 7, which generates a control signal to the control mechanism 8 of the clutch 5 and turns it off, disconnecting the kinematic circuit connecting the turbocompressor 12 with the engine gearbox 3. Turn off the turbocharger. The engine start process is complete.
Таким образом, за счет оптимального использования мощности свободной турбины турбостартера обеспечивается минимально возможное время запуска двигателя.Thus, due to the optimal use of the power of a free turbostarter turbine, the minimum possible engine start time is provided.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011153837/06U RU117513U1 (en) | 2011-12-29 | 2011-12-29 | GAS-TURBINE ENGINE START-UP SYSTEM |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011153837/06U RU117513U1 (en) | 2011-12-29 | 2011-12-29 | GAS-TURBINE ENGINE START-UP SYSTEM |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU117513U1 true RU117513U1 (en) | 2012-06-27 |
Family
ID=46682311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011153837/06U RU117513U1 (en) | 2011-12-29 | 2011-12-29 | GAS-TURBINE ENGINE START-UP SYSTEM |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU117513U1 (en) |
-
2011
- 2011-12-29 RU RU2011153837/06U patent/RU117513U1/en active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9206775B2 (en) | Fuel preheating using electric pump | |
| RU2467192C1 (en) | Method of gas turbine engine start-up | |
| US9316157B2 (en) | Fuel system for starting an APU using a hybrid pump arrangement | |
| US8276360B2 (en) | Dual-pump fuel system and method for starting a gas turbine engine | |
| RU2018113492A (en) | Integrated power generation and compression unit and associated method | |
| US4157011A (en) | Gas turbine flywheel hybrid propulsion system | |
| US2547660A (en) | Gas turbine power plant | |
| US20180050812A1 (en) | Aircraft fuel pump systems | |
| EP2870351B1 (en) | Fuel preheating using electric pump | |
| CN103114914A (en) | Control method of micro gas turbine | |
| RU2482306C1 (en) | Method of gas turbine engine start | |
| CN103998749A (en) | Gas turbine engine and method for starting same | |
| RU117513U1 (en) | GAS-TURBINE ENGINE START-UP SYSTEM | |
| RU2435973C1 (en) | Method of fuel flow control at start of gas turbine engine | |
| CN101649780A (en) | Gas turbine independently driven by gas compressor | |
| RU130000U1 (en) | GAS-TURBINE ENGINE START-UP SYSTEM | |
| CN105424392A (en) | Supercharged boiler test stand | |
| CN206972384U (en) | gas turbine closed hydraulic starting system | |
| CN111878239B (en) | Gas turbine starting control system and method | |
| CN105402060B (en) | The fueller and fuel supply method of a kind of combustion engine fuel pump variable frequency regulating speed control | |
| RU2359131C1 (en) | Turboprop gas turbine engine | |
| RU122705U1 (en) | FUEL SUPPLY SYSTEM FOR GAS-TURBINE ENGINE | |
| RU2804671C2 (en) | Gas turbine engine acceleration control method | |
| JP5933274B2 (en) | Exhaust turbine supercharged engine and its load application method | |
| US11655765B2 (en) | Air turbine starter torque control system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC12 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for utility models |
Effective date: 20170630 |
|
| PC92 | Official registration of non-contracted transfer of exclusive right of a utility model |
Effective date: 20190814 |