RU1795137C

RU1795137C - Speed governor of gas turbine engine

Info

Publication number: RU1795137C
Application number: SU884608943A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Борисович Осадчий
Original assignee: Г.Б.Осадчий
Priority date: 1988-11-28
Filing date: 1988-11-28
Publication date: 1993-02-15

Abstract

Использование: автоматическое регулирование выходных параметров газотурбинного двигател . Сущность изобретени : первый и второй регул торы (дозирующие элементы 6 и 7) св заны соответственно с задатчиком 8 частоты вращени и датчиком 9 частоты вращени двигател . 5 ил.Usage: automatic control of the output parameters of a gas turbine engine. SUMMARY OF THE INVENTION: The first and second controllers (metering elements 6 and 7) are connected respectively to the speed control unit 8 and the engine speed sensor 9. 5 ill.

Description

Изобретение относитс к автоматическому регулированию, в частности к устройствам регулировани выходных параметров газотурбинного двигател .The invention relates to automatic control, in particular to devices for controlling the output parameters of a gas turbine engine.

Известен регул тор частоты вращени газотурбинного двигател , содержащий топливный насос с магистрал ми входа и выхода, механизм управлени производительностью топливного насоса в виде сервомотора , управл юща полость которого св зана через первый дозирующий элемент с Магистралью выхода и через второй дозирующий элемент с магистралью входа, и за- датчик частоты вращени .A known gas turbine engine speed controller comprising a fuel pump with inlet and outlet lines, a fuel pump capacity control mechanism in the form of a servo motor, the control cavity of which is connected through the first metering element to the output line and through the second metering element to the input line, and a speed sensor.

Недостатком известного регул тора вл етс сложность конструкции, низка точность поддержани заданной- частоты вращени . Сложность конструкции обусловлена наличием большого количества по- двйжнЫх элементов, т.ё, в кинематической цепи управлени находитс много золотников , присутствует центробежный датчик, рычаг, золотники имеют большое количество рабочих по сков, причем с практически нулевыми перекрыти ми.A disadvantage of the known controller is the design complexity, low accuracy of maintaining a given speed. The complexity of the design is due to the presence of a large number of moving elements, that is, there are many spools in the kinematic control circuit, there is a centrifugal sensor, a lever, spools have a large number of working shafts, with almost zero overlaps.

Низка точность поддержани частоты вращени обусловлена тем, что точность центробежного датчика падает при изменении плотности омывающей его Жидкости по температуре, кроме того в кинематической цепи регулировани частоты вращени . всегда будет присутствовать трение, а это также снижает точность, кроме того задатчиком частоты вращени мен етс зат жка пружины, а ведь мы регулируем частоту вращени , поэтому перевод уси и в частоту вращени св зан также с потерей точности поддержани частоты вращени .The low accuracy of maintaining the rotational speed is due to the fact that the accuracy of the centrifugal sensor decreases with a change in the density of the washing Fluid over temperature, in addition, in the kinematic chain for controlling the rotational speed. friction will always be present, and this will also reduce accuracy, in addition, the spring tightening will change the speed controller, and we will control the rotation frequency, therefore, shifting the speed and the rotation speed is also associated with a loss in the accuracy of maintaining the rotation frequency.

Наиболее близким по технической сущности к за вленному вл етс регул тор частоты вращени газотурбинного двигател , содержащий топливный насос с магистрал ми входа и выхода, механизм управлени производительности топливного насоса, выполненный в виде сервомотора, управл юща полость которого св зана через первый и второй регул торы пропорционального расхода соответственно с магистрал ми выхода и входа, и датчик и задатчик частоты вращени двигател .The closest in technical essence to the claimed is a gas turbine engine speed controller containing a fuel pump with input and output lines, a fuel pump performance control mechanism made in the form of a servomotor, the control cavity of which is connected through the first and second controllers proportional flow, respectively, with output and input lines, and a sensor and an engine speed controller.

Недостатком данного регул тора вл етс низка точность поддержани заданной частоты вращени , т.к. осуществл етс косвенным путем.The disadvantage of this controller is the low accuracy of maintaining a given speed, because carried out indirectly.

В данном случае обеспечиваетс незамкнутое регулирование частоты .вращени двигател , поэтому в регул торе должна быть коррекци по внешним услови м, что также уменьшает точность регулировани , т.к. наличие промежуточных звеньев увеличивает несогласованность корректировок .In this case, an unobstructed regulation of the engine rotation frequency is provided, therefore, the regulator must have a correction according to external conditions, which also reduces the accuracy of regulation, since the presence of intermediate links increases the inconsistency of the adjustments.

Цель изобретени - повышение точности регулировани частоты вращени двига5 тел .The purpose of the invention is to improve the accuracy of controlling the speed of the engine 5 bodies.

Указанна цель достигаетс тем, что в регул торе частоты вращени газотурбинного двигател , содержащем топливный насос с магистрал ми входа и выхода,This goal is achieved in that in a speed controller of a gas turbine engine comprising a fuel pump with inlet and outlet lines

0 механизм управлени производительностью топливного насоса, выполненный в виде сервомотора, управл юща полость которого св зана через первый и второй регул торы пропорционального расхода соот5 ветственно с магистрал ми выхода и входа, и датчик и задатчик частоты вращени дви- гател , первый и второй регул торы пропорционального расхода кинематически св заны соответственно с задатчиком и дат0 чик частоты вращени .0 a fuel pump performance control mechanism made in the form of a servomotor, the control cavity of which is connected through the first and second proportional flow controllers, respectively, to the output and input mains, and the engine speed sensor and adjuster, the first and second controllers the proportional flow rate are kinematically connected respectively to the master and the rotational speed sensor.

На фиг.1 изображен схематически предлагаемый регул тор; на фиг,2 - конструктивна схема регул тора; на фиг.3-5 - разрезы А-А.Б-Б и В-В на фит.2 соответственно.Figure 1 shows a schematically proposed controller; Fig. 2 is a structural diagram of a controller; figure 3-5 - sections A-A.B-B and BB in fit.2, respectively.

5 Предложенный регул тор частоты вращени газотурбинного двигател содержит топливный насос 1 (может быть любого типа) с магистрал ми входа 2 и выхода 3, меха5 The proposed speed controller of a gas turbine engine contains a fuel pump 1 (can be of any type) with lines of input 2 and output 3, mech

низм управлени производительностьюperformance management

0 топливного насоса 1 в виде сервомотора 4, управл юща полость 5 которого св зана через дозирующий элемент 6 с магистралью выхода 3 и через дозирующий элемент 7 с магистралью входа 2, и задатчик частоты0 of the fuel pump 1 in the form of a servomotor 4, the control cavity 5 of which is connected through the metering element 6 to the output line 3 and through the metering element 7 to the input line 2, and the frequency adjuster

5 вращени 8, Дозирующий элемент 7 св зан с двигателем, вл ющимс датчиком 9 частоты вращени двигател , его ротором, а дозирующий элемент 6 св зан с задатчиком частоты вращени 8. Дозирующие элементы5 of rotation 8, the metering element 7 is connected to the engine, which is the sensor 9 of the engine speed, its rotor, and the metering element 6 is connected to the speed adjuster 8. Dosing elements

0 представлены в виде регул торов пропорционального расхода, содержащих корпус 10 с каналами подвода 11 и отвода 12 топ- Лива. Размещенный в корпусе 10 подпружиненный цилиндрический золотник 130 are presented in the form of proportional flow controllers, containing a housing 10 with channels for supply 11 and exhaust 12 of the fuel. Placed in the housing 10, a spring-loaded cylindrical spool 13

5 образуете корпусом 10 первую 14 и вторую 15 полости, и также св зан с валом 16задат- ник, представленный также в виде золотника 13, причем полость 14 соедин етс через каналы 17 с каналом 11 подвода топлива.5 form a housing 14 of the first 14 and the second 15 of the cavity, and is also connected to the shaft 16 with a retainer, also presented in the form of a spool 13, the cavity 14 being connected through the channels 17 to the fuel supply channel 11.

0 Золотник 13 св зан с валом 16 кинематически , с возможностью осевого перемещени , через паз золотника 13 и выступ вала 16. Полость 14 через отверсти 18 и 19 и каналы 17 соедин етс с каналом 12 отвода топли5 ва. В корпусе 10 размещен регулируемый упор 20, золотник 13 поджат пружиной 21, жесткость и сила которой обеспечивают перемещение золотника 13 вниз под действием давлени в канале 11 и возвращение его на упор 20 при соединении полостей 14 и 15.0 The spool 13 is connected kinematically with the shaft 16, with the possibility of axial movement, through the groove of the spool 13 and the protrusion of the shaft 16. The cavity 14 is connected through the holes 18 and 19 and the channels 17 to the fuel exhaust channel 12. An adjustable stop 20 is placed in the housing 10, the spool 13 is preloaded by a spring 21, the rigidity and force of which ensure that the spool 13 moves downward under the influence of pressure in the channel 11 and returns it to the stop 20 when connecting the cavities 14 and 15.

Проходные сечени отверстий и каналов золотника 13 не должны создавать большого сопротивлени течению топлива.. Регул торы б и 7 могут быть любого другого конструктивного исполнени главное, чтобы они rio частоте вращени могли дозировать топливо .The cross sections of the openings and channels of the spool 13 should not create much resistance to the flow of fuel. Regulators b and 7 can be of any other design, the main thing is that they can meter the fuel at a rio speed.

На фиг.2 регул торы 6 и 7 изображены одинаковой конструкции, поэтому номера позиций равномерно разнесены на оба ре- гул тора, условно.In figure 2, the regulators 6 and 7 are of the same design, therefore, the position numbers are evenly spaced between the two regulators, conditionally.

Задатчик частоты вращени 8 может быть представлен в виде электронного регул тора , в виде вращающегос привода, на- гтример, воздушной турбины и так далее. Топливный насос 1 с сервомотором 4 могут быть применены кзк шестеренные, так и пластинчатые, поршневые, как регулируемой производительности, так и нерегулируемой с перепуском из- бытков топлива на вход в насос.. .The speed adjuster 8 may be presented in the form of an electronic controller, in the form of a rotary drive, a heat exchanger, an air turbine, and so on. Fuel pump 1 with servomotor 4 can be applied to the gear wheel, as well as vane, piston, both of regulated capacity and unregulated, with bypass of excess fuel to the pump inlet ...

Предложенный регул тор частоты вращени газотурбинного двигател работает следующим образом.The proposed speed controller of a gas turbine engine operates as follows.

При равенстве частот вращени регул торов 6 и 7 пропорционального расхода, о$ъем топлива, подаваемый регул тором 6 в полость 5 сервомотора 4, равен объему топлива забираемому регул тором 7 из полости 5, т.е. в этом случае сервомотор 4 стоит на месте, обеспечива производительность топливного насоса 1 (за счет перепуска части; топлива из магистрали 3 и магистраль 2 входа) равную потребному расходу дл под- держани частоты вращени двигател рав- нф/1 частоте вращени задатчика режимов 8, равной частоте вращени регул тора б. При одинаковых объемах топлива проход щих через полость 14 за одно перемещение зо- лоУника 13 регул торов б и 7 (завис т от диаметров золотников 13 и положени упо- 20) при одинаковых частотах вращени регул торов 6 и 7 сервомотор 4 будет сто ть на месте.If the rotation frequencies of the regulators 6 and 7 are proportional, the fuel volume supplied by the regulator 6 to the cavity 5 of the servomotor 4 is equal to the volume of fuel taken by the regulator 7 from the cavity 5, i.e. in this case, the servomotor 4 stands still, providing the performance of the fuel pump 1 (due to part bypass; fuel from the line 3 and the input line 2) equal to the required flow rate to maintain the engine speed equal to / 1 the speed of the mode dial 8, equal to the speed of controller b. With the same volumes of fuel passing through the cavity 14 during one movement of the ashpit 13 of the regulators b and 7 (depending on the diameters of the spools 13 and position 20), at the same speed of the controllers 6 and 7, the servomotor 4 will stand still .

В случае, если частота вращени регул тора 7, из-за увеличени частоты вращени двигател , увеличитс , то увеличиваетс слив топлива из управл ющей полости 5 сервомотора 4, а значит сервомотор пойдет ввёрх,увеличива перепуск топлива на слив,If the speed of the regulator 7 increases due to an increase in the engine speed, then the fuel drain from the control cavity 5 of the servomotor 4 increases, and therefore the servomotor goes up, increasing the fuel transfer to the drain,

в магистраль 2, а значит уменьшитс подача топлива в двигатель, а это приведет к уменьшению частоты вращени двигател до тех пор, пока она не станет равной частоте вращени задатчика режимов 8.to line 2, which means that the fuel supply to the engine will decrease, and this will lead to a decrease in the engine speed until it becomes equal to the speed of the mode dial 8.

При понижении частоты вращени двигател регул тор 7 уменьшит слив топлива из полости 5, а значит сервомотор пойдет, вниз,увеличива подачу топлива в двигатель , до тех пор. пока его частота вращени не восстановитс до первоначальной, заданной задатчиком 8.When the engine speed is reduced, the regulator 7 will reduce the fuel drain from the cavity 5, which means that the servomotor will go down, increasing the fuel supply to the engine until then. until its rotational speed is restored to the original set by the setter 8.

При изменении частоты вращени регул тора б, по какому либо закону, будь то запуск или разгон, частота вращени двигател , с некоторым запаздыванием, будет мен тьс также по этому закону, поскольку при возникновении разности в частотах вращени регул торов б и 7 устройство будет мен ть подачу топлива на исключение этой разности, по частоте вращени .When changing the speed of the controller b, according to some law, whether it is starting or accelerating, the engine speed, with some delay, will also change according to this law, because if a difference occurs in the speed of the regulators b and 7, the device will change to supply fuel to eliminate this difference in frequency of rotation.

Регул торы пропорционального расхода работают следующим образом. В исходном положении (см. фиг.2), когда полость 14 через каналы 17 соединена с каналом 11, золотник 13 под действием давлени в канале 11 переместитс вниз до упора выступа вала 16, при последующем повороте золотника 13 полость 14 отсоединитс от канала 11 и через отверсти 18 и 19 соединитс с полостью 15, а значит и с каналом 12, в результате чего золотник 13 под действием пружины 21 .перемещаетс вверх и вытесн ет из полости 14 поступившее до этого топливо , при дальнейшем повороте золотника 13 он оп ть идет вниз, запаса определенный объем топлива и так далее повтор ютс циклы увеличени и уменьшени объемов полости 14, в результате чего пропорционально частоте вращени золотника 13 дозируетс топливо в полость 5 и из нее. Упором 20 можно добитьс одинаковых подач (порций) обоих регул торов б и 7.The proportional flow controllers work as follows. In the initial position (see FIG. 2), when the cavity 14 is connected to the channel 11 through the channels 17, the spool 13 under pressure of the channel 11 will move down to the stop of the protrusion of the shaft 16, with a subsequent rotation of the spool 13, the cavity 14 will be disconnected from the channel 11 and through the openings 18 and 19 it will be connected to the cavity 15, and therefore to the channel 12, as a result of which the spool 13, under the action of the spring 21, moves upward and expels the fuel which has arrived before from the cavity 14, and when the spool 13 is further turned, it again goes down , stock a certain amount of fuel and so gave e are repeated cycles of increasing and decreasing the volume of the cavity 14, resulting in proportional to the frequency of rotation of the spool 13 is metered fuel into the cavity 5 and from it. The emphasis 20 can achieve the same feeds (batches) of both controllers b and 7.

Таким образом предложенный регул тор имеет более высокую точность, поскольку применен объемный-импульсный метод дозировани , а известно, что у него нет гистерезиса , нет нечувствительности, очень высока точность, котора не зависит от в зкости жидкости, от ее веса и так далее.Thus, the proposed controller has higher accuracy, since the volume-pulse method of dosing is used, and it is known that it has no hysteresis, no insensitivity, very high accuracy, which does not depend on the viscosity of the liquid, its weight, and so on.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A gas turbine engine speed controller comprising a fuel pump with input and output lines, a fuel pump performance control mechanism made in the form of a servo motor, the control cavity of which is connected through the first and second proportional flow controllers to the output and input lines, respectively , a sensor and an engine speed adjuster, characterized in that, in order to improve accuracy, the first and second proportional flow controllers are connected enno with setpoint and the speed sensor.

S 4 - l-h

Fig.Z

01 / 3.5

Fia.b