RU19562U1

RU19562U1 - AIR BYPASS REGULATOR FROM AUXILIARY POWER UNIT COMPRESSOR

Info

Publication number: RU19562U1
Application number: RU2001104667/20U
Authority: RU
Inventors: Н.В. Вологодский; Е.Е. Зачатейский
Original assignee: ОАО "Омское машиностроительное конструкторское бюро"
Priority date: 2001-02-19
Filing date: 2001-02-19
Publication date: 2001-09-10

Abstract

Регулятор перепуска воздуха из компрессора вспомогательной силовой установки (ВСУ) с регулируемым входным направляющим аппаратом (РВНА) компрессора, содержащий делитель величины абсолютного давления, вход которого соединен со входом расходомера переменного перепада давления, предназначенного для измерения расхода воздуха, отбиваемого от компрессора, элемент сравнения, первый вход которого соединен с выходом делителя величины абсолютного давления, а второй - с выходом расходомера, усилитель, входные каналы которого соединены с выходными каналами элемента сравнения, а выходные - с управляющими каналами привода клапана перепуска воздуха, отличающийся тем, что делитель величины абсолютного давления снабжен регулировочным элементом, кинематически связанным с лопатками РВНА компрессора ВСУ.An air bypass regulator from an auxiliary power unit compressor (APU) with an adjustable inlet guide vane (RVNA) of the compressor, comprising an absolute pressure divider, the input of which is connected to the inlet of a variable pressure differential flow meter designed to measure the air flow beaten off from the compressor, a comparison element, the first input of which is connected to the output of the absolute pressure divider, and the second to the output of the flowmeter, an amplifier whose input channels are connected to the output main channels of the comparison element, and the output channels with control channels of the air bypass valve actuator, characterized in that the absolute pressure divider is equipped with a control element kinematically connected to the blades of the RVNA of the APU compressor.

Description

Регулятор перепуска воздуха из компрессора вспомогательной силовой установки.Air bypass regulator from the auxiliary power compressor.

Заявленное устройство относится к автоматике и может быть использовано в системах автоматического регулирования (САР) газотурбинных двигателей (ГТД), в час;тности, для обеспечения устойчивой работы М18лоразмерных вспомогательных силовых установок (ВСУ) летательных аппаратов с регулируемым направляющим аппаратом при изменении отбора воздуха потребителем.The claimed device relates to automation and can be used in automatic control systems (ATS) of gas turbine engines (GTE), in hours; in particular, to ensure the stable operation of M18 small-sized auxiliary power units (APU) of aircraft with an adjustable guiding device when changing the air intake by the consumer.

Известно устройство для защиты ВСУ от помпажа при изменении расхода перепускаемого воздуха, (см.авт.св.СССР №1580914, кл.Р 04 D 27/00), содержащее корпус с каналами подвода давления воздуха со входа и из узкой части мерного устройства, измеряющего расход воздуха, отбираемого от компрессора, задатчик блокировки клапана перепуска, струйный блок управления клапаном перепуска, воздуха, первый струйный элемент которого управляющим кан-алом соединен с узким сечением профилированного сопла, а другим управляющим каналом - с источником низкого давления, при этом его выходной канал соединен с одним из выходных каналов струйного усилителя, соединенного с пневмоприводом клапана перепуска воздуха, а другой вькодной канал - с соплом питания второго струйного элемента, управляюпще каналы которого соединены с выходными каналами элемента сравнения, а выходные - с управляющшли канал-ами струйного усилителя, один управляющий канал элемента сравнения соединен с выходом задатчика отношения давления, а другой - с узш-ш сечением мерного устройства.A device is known for protecting the APU from surging when the flow rate of bypassed air changes, (see autost.SSSSR No. 1580914, class P 04 D 27/00), comprising a housing with channels for supplying air pressure from the inlet and from the narrow part of the measuring device, measuring the flow rate of air taken from the compressor, a bypass valve blocking switch, an bypass valve control unit, air, the first jet element of which is connected by a control channel to a narrow section of a profiled nozzle, and the other control channel to a low pressure source, At the same time, its output channel is connected to one of the output channels of the jet amplifier connected to the pneumatic drive of the air bypass valve, and the other vkodny channel to the power nozzle of the second jet element, the control channels of which are connected to the output channels of the comparison element, and the output channels to the control channel In the case of a jet amplifier, one control channel of the comparison element is connected to the output of the pressure ratio setter, and the other to the cross section of the measuring device.

Мкл.Р04Дг7/00Ml R04dg7 / 00

Существенным недостатком этого устрорктва является высокое энергопотребление из-за наличия значительного числа струйных элементов, потребляющих большое количество сжатого воздуха, что не позволяет использовать данное устройство на малоразмерных ВСУ. Кроме того, недостатком является несовместимость его статической характеристики с параметршли двигателей с регулируемым направляющим аппаратом.A significant drawback of this device is its high energy consumption due to the presence of a significant number of inkjet elements consuming a large amount of compressed air, which does not allow the use of this device on small-sized APUs. In addition, the disadvantage is the incompatibility of its static characteristics with the parameters of engines with an adjustable guide vane.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство для регулирования перепуска воздуха из-за компрессора ВСУ, содержащее мерное устройство, выполненное в виде трубы Вентури, вход и узкое сечение которой соединены с управляющими каналами сравнивающего устройства, а выходные каналы сравнивающего устройства - через струйный усилитель с управляюшдми каналами пневмопривода, управляющего клапаном перепуска воздуха (См.Вспомогательный газотурбинный двигатель ВСУ-10. Р ководство по технической эксплуатации 21.00.OSO.РЭ2, раздел 49,51.10, управление приводным компрессором. Описание и работа, 1983г., Предприятие В-2285).Closest to the proposed technical solution is a device for controlling the air bypass due to the APU compressor, comprising a measuring device made in the form of a venturi, the inlet and narrow section of which are connected to the control channels of the comparing device, and the output channels of the comparing device through a jet amplifier with controlling the channels of the pneumatic actuator controlling the air bypass valve (See VSU-10 Auxiliary Gas Turbine Engine. P Technical Maintenance Manual 21.00.OSO.RE2, p Section 49.51.10, control of a drive compressor. Description and operation, 1983, Enterprise B-2285).

Основным недостатком данного устройства является ограниченная область его применения, так как оно обеспечивает устойчивую работу ВСУ только с не регулируемым напр,авляюшдм аппаратом при изменении отбора воздуха потребителем.The main disadvantage of this device is the limited scope of its application, since it provides stable operation of the APU only with an uncontrolled pressure device, when the air intake is changed by the consumer.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание устройства для автоматического регулирования газотурбинных двигателей, обеспечивающего устойчивую работу служебного компрессора с регулируемым входным направляющим аппаратом.The task to which the claimed utility model is directed is to create a device for automatic regulation of gas turbine engines, which ensures stable operation of the service compressor with an adjustable inlet guide vane.

Поставленная задача решается тем, что в регуляторе перепуска воздуха из компрессора вспомогательной силовой установки с регулируемым входным направляюш ш аппаратом (РВНА), содержащем корпус с каналом подвода воздуха от рас ходомера,The problem is solved in that in the air bypass regulator from the compressor of the auxiliary power unit with an adjustable inlet guiding device (RVNA), comprising a housing with an air supply channel from the flow meter,

- делитель величины абсолютного давления, вход которого соединен со входом расходомера переменного перепада давления предназначенного для измерения рас;хода воздуха отбираемого от компрессора,- a divider of the absolute pressure value, the input of which is connected to the input of the flowmeter of a variable differential pressure designed to measure races; the air flow taken from the compressor,

- элемент сравнения, первый вход которого соединен с выходом делителя величины абсолютного давления, а второй с выходом расходомера.- a comparison element, the first input of which is connected to the output of the divider of the absolute pressure value, and the second to the output of the flow meter.

- усилитель, входные каналы которого соединены с выходными каналами элемента сравнения, а выходные - с управляющими каналшли привода клапана перепуска воздуха, делитель величины абсолютного давления снабжен регулировочным элементом,связанным с поворотными лопатками РВНА компрессора ВСУ.- an amplifier whose input channels are connected to the output channels of the comparison element, and the output channels to the control channels of the air bypass valve actuator, the absolute pressure divider is equipped with an adjustment element connected to the rotary blades of the RVNA of the APU compressor.

Предложенная полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показана схема регулятора перепуска воздуха из компрессора малоразмерной ВСУ-, на Фиг.2 характеристика коррекции рабочей точки регулятора по положению РВНА.The proposed utility model is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a diagram of the air bypass regulator from a small-sized APU-compressor, and Fig. 2 shows the correction of the operating point of the regulator according to the position of the RVNA.

Регулятор перепуска воздуха из компрессора вспомогательной силовой установки содержит: корпус 1, кананы S и 3 соответственно, для подвода воздуха с абсолютным давлением РК из-за компрессора и подвода воздуха с абсолютным давлением PBSHT из узкого сечения расходомера переменного перепада, например, мерной шайбы или расходомера другого типа основанного на измерении полного и статического давлений, измеряющего расход воздуха отбираемого от компрессора, делитель 4 величины абсолютного давления воздуха, являющегося задатчиком рабочей точки регулятора и выполненного в виде воздушного редуктора с двумя регулируемыми дросселями. У первого регулируемого дросселя 5 регулировочный элемент связан с поворотными лопатка1ли РВНА и вход соединен с каналом 2, а выход второго регулируемого дросселя 7 соединен с источником низкого давления (например, с давлением РН ). Междроссельная камера делителя 4 соединена каналом 8, с первым управляющим каналом элемента сравнения 9, второй управлявэщий канал которого соединен с каналом 3 подвода воздуха от ра1зходомера. Выходные каналы элемента сравнения 9 соединены с управляющими каналами 10 и 11 усилителя IS, например струйного типа, имеющего один, два или более последовательно подключенных струйных элементов 13, у которого сопло питания 14 через согладгу зщий дроссель 15 соединено с каналом 2. Вььходные каналы 16 и 17 струйного усилителя 12 подключаются к управляющим каналам пневмопривода клапана перепуска воздуха (КПВ).The air bypass regulator from the auxiliary power unit compressor contains: housing 1, channels S and 3, respectively, for supplying air with absolute pressure of the Republic of Kazakhstan due to the compressor and supplying air with absolute pressure PBSHT from a narrow section of a variable differential flow meter, for example, a measuring washer or a flow meter another type based on the measurement of the total and static pressures, which measures the air flow taken from the compressor, the divider 4 of the absolute pressure of the air, which is the master of the operating point walker and made in the form of an air gear with two adjustable chokes. At the first adjustable throttle 5, the control element is connected to the rotary blades 1 or PBHA and the input is connected to the channel 2, and the output of the second adjustable throttle 7 is connected to a low pressure source (for example, with a pH pressure). The inter-throttle chamber of the divider 4 is connected by a channel 8 to the first control channel of the comparison element 9, the second control channel of which is connected to the air supply channel 3 from the flow meter. The output channels of the comparison element 9 are connected to the control channels 10 and 11 of the amplifier IS, for example, of an inkjet type having one, two or more series-connected inkjet elements 13, in which the power nozzle 14 is connected to channel 2 through a co-energizing throttle 15. Inlet channels 16 and 17 of the jet amplifier 12 are connected to the control channels of the pneumatic actuator of the air bypass valve (CPV).

Регулятор перепуска воздуха из компрессора вспомогательной силовой установки работает следующим образом.The regulator bypass air from the compressor auxiliary power unit operates as follows.

воздух по входному каналу 2 со входа в ра1 ходомер с давлением РК поступает одновременно через согласующие дроссели 15 в сопла питания 14 струйных элементов 13 и через регулируемый дроссель 5 в междроссельную камеру делителя 4. Перена(ЗТр.Еиваемый регулировочным элементом б по положению лопаток РВНА и кинематически связанный с поворотными лопатками РВНА дроссель 5 устанавливается в положение, обеспечивающее полное открытие клап.зна перепуска.air through the inlet channel 2 from the inlet of the flowmeter with the pressure of the RK enters simultaneously through the matching chokes 15 into the power nozzles 14 of the jet elements 13 and through the adjustable choke 5 into the inter-throttle chamber of the divider 4. Peren (ZTR. Heated by the adjusting element b by the position of the RVNA blades and the throttle 5, kinematically connected with the rotary blades of the RVHA, is set to a position that ensures full opening of the bypass valve.

При выходе двигателя на номинальный режшл РВНА устанавливается в рабочее положение, и связанный с поворотными лопатками РВНА регулировочный элемент 6 дросселя 5 перенастраивает согла1зно заданной программе (см.РисЕ) делитель 4 на рабочую точку в режрше регулирования массового расхода воздуха потребителем, приведенного к параметрам за приводным компрессором.When the engine reaches the nominal level, the RVHA is set to the operating position, and the adjusting element 6 of the throttle 5 connected to the rotary blades of the RVHA reconfigures the divider 4 to the operating point in the mode of controlling the mass air flow by the consumer, adjusted to the parameters behind the drive, according to the specified program (see Fig. 5). compressor.

Если положение РВНА не меняется, устойчивая работа компрессора вспомогательной силовой установки на рабочих режимах обеспечивается поддержанием неизменным пара летра If the position of the RVNA does not change, the stable operation of the auxiliary power unit compressor in operating modes is ensured by maintaining a constant

(288./Тк) ° / (РК/1 033) ideffi,(288./Тк) ° / (RK / 1,033) ideffi,

где GKH - приведенный по параметрам за компрессором массовый расход воздуха, отбираемый от ВСУ, при котором обеспечивается безпомпажный режим работы компрессора с заданным коэффициентом устойчивости;where GKH is the mass air flow rate, shown by the parameters behind the compressor, taken from the APU, at which the compressor operation without fail is ensured with a given stability coefficient;

GK - массовый расход воздуха, отбираемый от компрессора;GK - mass air flow taken from the compressor;

TK - абсолютная температура воздуха (в грэдусах Кельвина) за компрессором;TK - absolute air temperature (in Kelvin degrees) behind the compressor;

РК - абсолютное давление воздуха за компрессором.RK is the absolute air pressure behind the compressor.

Реализация этого закона достигается поддержанием неизменным отношения абсолютных давлений на мерном сужающем устройстве (мерной шайбе), через которое проходит воздух, отбираемый от компрессора ВСУ, т.е. поддержаниемThe implementation of this law is achieved by maintaining unchanged the absolute pressure ratio on the measuring constriction device (measuring washer) through which the air taken from the APU compressor passes, i.e. maintaining

где KBO величина отношения давлений, при котором приведенный по местным пара1/ етрам расход воздуха через мерное сужающее устройство расходомера при заданном положении РВНА равен GKHPBQHT/PK KBO const,where KBO is the value of the pressure ratio at which the air flow through local steam 1 / etram through the measuring device constricts the flowmeter for a given position of RVNA equal to GKHPBQHT / PK KBO const,

входа в расходомер подается на вход делителя 4, надстроенного регулируемым дросселем 7 (при полностью открытом положении лопаток направляющего аппарата) на отношениеthe entrance to the flowmeter is fed to the input of the divider 4, superstructured by an adjustable throttle 7 (with the fully open position of the vanes of the guide vane) to the ratio

Р5/Рк Кво.P5 / Rk Quo.

где PS - давление в междроссельной полости редуктора, соединенной со входом в управляющий канал 8 струйного элемента сравнения 9.where PS is the pressure in the throttle cavity of the gearbox connected to the entrance to the control channel 8 of the jet comparison element 9.

Одновременно,воздух с давлением Рвент от мерного устройства рад ходомера подается по каналу 3 во второй управляющий струйного элемента сравнения 9. В струйном элементе сравнения 9 давление Рвент от рад ходомера сравнр1вается с давлением PS, при этом на выходе его в каналах 10 и 11 формируется сигнал,пропорциональный перепаду давления АРупр (PsGHTPs)5 который усиливается усилителем 12 и далее поступает в управляющие каналы пневмопривода клапана перепуска воздуха.At the same time, air with a pressure of Rvent from the measuring device of the radometer is fed through channel 3 to the second control of the jet comparison element 9. In the jet element of comparison 9, the pressure of Rvent from the radometer is compared with the pressure PS, while a signal is generated at its output in channels 10 and 11 proportional to the differential pressure ARupr (PsGHTPs) 5 which is amplified by the amplifier 12 and then enters the control channels of the pneumatic actuator of the air bypass valve.

При увеличении расхода воздуха, отбираемого от ВСУ, при неизменном положении направляющего аппарата и давления РК,вследствие уменьшения давления PBSHT в узкой части мерного устройства радиходомера падает отношение PBQHT/PKJ а, следовательно, и давление воздуха, подводимого по каналу 3 к элементу сравнения 9. При неизменном давлении PS, подводимом от делителя 4 к управляющему каналу 8 элемента сравнения 9,на выходе его формируется пневматический сигнал, пропорциональный отрицательному перепаду ДРупр который затем усиливается струйным усилителем 12 и воздействует на пневмопривод, который начинает перемещать КПВ в сторону уменьшения площади перепуска, снижая ра1::;ход воздуха, отбираемого от ВСУ, и отношение РВЭНТ/РК увеличивается. КПВ будет закрываться до тех пор, пока PBSHT не станет равным PS и ДРупр 0, а Рвент/Рк Кво.With an increase in the air flow taken from the APU, at a constant position of the guide vane and the pressure of the RC, due to a decrease in the pressure of PBSHT in the narrow part of the measuring device of the radichodomer, the ratio PBQHT / PKJ decreases, and therefore the pressure of the air supplied through channel 3 to the comparison element 9. At a constant pressure PS, supplied from the divider 4 to the control channel 8 of the comparison element 9, a pneumatic signal is generated at its output, which is proportional to the negative differential pressure difference which is then amplified by the jet amplifier 12 and acts on the pneumatic actuator, which begins to move the CPV in the direction of reducing the bypass area, decreasing pa1 ::; the air flow taken from the APU, and the RVENT / RK ratio increases. The CPV will close until PBSHT is equal to PS and DRupr 0, and Rwent / Rk Quo.

Аналогично протекает переходный процесс при уменьшении рвзхода воздуха, отбираемого от ВОУ.The transition process proceeds similarly with a decrease in the air inlet taken from the HEU.

При изменении положения поворотных лопаток РВНА, регулировочный элемент дросселя 5 перена1зтраивает делитель 4, изменяя коэ1|)фициент редукции KB по заданной профилем дросселя 5 программе. Программа изменения точки регулятора клапана перепуска воздуха, представленная на Фиг.2, определяется характерис тиками компрессора.When changing the position of the rotary blades of the RVNA, the adjusting element of the throttle 5 redistributes the divider 4, changing the coefficient 1 |) reduction coefficient KB according to the program set by the throttle profile 5. The program for changing the point of the regulator of the bypass valve, shown in Fig. 2, is determined by the characteristics of the compressor.

Тага-м образом,введение в делитель 4 величины абсолютного давления с регулируемым дросселем 5 регулировочного элемента 5, связанного с лопатками РВНА компрессора ВСУ, обеспечивает устойчивую компрессора при изменении отбора воздуха потребителями путем оптимизации перепускаемого воздуха (поддержанием оптимального отношения давлений на мерном устройстве) при различных положениях лопаток РВНА компрессора ВСУ. Генеральный директор .-- LX / А. А. Куль ковIn this way, the introduction into the divider 4 of the absolute pressure value with an adjustable throttle 5 of the adjusting element 5, connected with the blades of the RVNA compressor of the APU, provides a stable compressor when changing the air intake by consumers by optimizing the bypass air (maintaining an optimal pressure ratio on the meter) the positions of the blades RVNA compressor APU. General Director .-- LX / A.A. Kulkov

Claims

An air bypass regulator from an auxiliary power unit compressor (APU) with an adjustable inlet guide vane (RVNA) of the compressor, comprising an absolute pressure divider, the input of which is connected to the inlet of a variable pressure differential flow meter designed to measure the air flow beaten off from the compressor, a comparison element, the first input of which is connected to the output of the absolute pressure divider, and the second to the output of the flowmeter, an amplifier whose input channels are connected to the output main channels of the comparison element, and the output channels with control channels of the air bypass valve actuator, characterized in that the absolute pressure divider is equipped with a control element kinematically connected to the blades of the RVNA of the APU compressor.