RU2007599C1 - Способ управления газотурбинным двигателем - Google Patents
Способ управления газотурбинным двигателем Download PDFInfo
- Publication number
- RU2007599C1 RU2007599C1 SU4752485A RU2007599C1 RU 2007599 C1 RU2007599 C1 RU 2007599C1 SU 4752485 A SU4752485 A SU 4752485A RU 2007599 C1 RU2007599 C1 RU 2007599C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- engine
- guide vanes
- transfer function
- speed
- rotational speed
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Supercharger (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
Abstract
Использование: авиадвигателестроение, системы управления газотурбинными двигателями с регулируемыми направляющими аппаратами компрессора. Сущность изобретения: подача топлива производится по сигналу разности заданной и измеренной частот вращения с дополнительным воздействием на расход топлива в зависимости от угла установки направляющих аппаратов с передаточной функцией, равной отношению передаточной функции двигателя по каналу воздействия направляющих аппаратов на частоту вращения и передаточной функции двигателя по каналу воздействия расхода топлива на частоту вращения. 3 ил.
Description
Изобретение относится к машиностроению, в частности к области авиадвигателестроения, а именно к способам управления газотурбинных двигателей, и может быть использовано предприятиями, занимающимися проектированием и доводкой систем автоматического управления (САУ) газотурбинных двигателей ГТД.
Известен способ управления ГТД путем подачи топлива по сигналу разности заданной и измеренной частоты вращения и управления направляющими аппаратами компрессора по измеренной частоте вращения ГТД.
Как известно из литературы, совместная работа двух контуров регулируемого параметра приводит к уменьшению запасов устойчивости всей системы, т. к. работа второго замкнутого контура, например контура регулирования положения направляющих аппаратов компрессора, является возмущением воздействия для работы системы регулирования топливопитания основной камеры сгорания, замкнутой, например, по частоте вращения ротора.
Цель изобретения - повышение точности поддержания частоты вращения.
Указанная цель достигается тем, что в способе управления газотурбинным двигателем, основанном на подаче топлива по сигналу разности заданной и измеренной частоты вращения и управления направляющими аппаратами компрессорами по измеренной частоте вращения, определяют передаточную функцию по каналам воздействия направляющих аппаратов и расхода топлива на частоту вращения, находят их отношение и дополнительно осуществляют воздействие на подачу топлива в зависимости от угла установки направляющих аппаратов с передаточной функцией, равной определенному отношению передаточной функции двигателя по каналу воздействия направляющих аппаратов на частоту вращения к передаточной функции двигателя по каналу воздействия расхода топлива на частоту вращения. Производя коррекцию расхода топлива в основную камеру сгорания, достигают компенсацию возмущающего воздействия второго замкнутого контура по каналу управления геометрии проточной части на работу степени регулирования топлива питания основной камеры сгорания, замкнутой по внутридвигательному параметру (например) по частоте вращения, что приводит к повышению точности поддержания регулируемого параметра двигателя и расширяет запасы устойчивости двухконтурной замкнутой системы регулирования до границ запасов устойчивости системы регулирования топливопитания основной камеры сгорания, замкнутой по внутридвигательному параметру, т. к. обеспечивается независимость работы топливопитания основной камеры сгорания, замкнутой по внутридвигательному параметру от канала регулирования геометрии проточной части двигателя.
Вышесказанное позволяет сделать вывод, что заявленный способ обладает свойствами, несовпадающими со свойствами известных технических решений, и может квалифицироваться как соответствующий критерию "существенные отличия".
Устройство содержит объект регулирования, т. е. газотурбинный двигатель 1, систему 2 регулирования топливопитания основной камеры сгорания с рычагом 3 управления двигателем (РУД). Система 2 регулирования топливопитания основной камеры сгорания замкнута с газотурбинным двигателем 1, например, по частоте вращения ротора через датчик 4 частоты вращения. Система регулирования топливопитания состоит из электронного регулятора 5, вход которого связан с датчиком 4 частоты вращения, а выход с одним из входов выходного устройства 6 (например, усилитель мощности), который в свою очередь соединен с исполнительным механизмом 7 насоса-регулятора 8, вал которого механически связан с валом двигателя 1, а выход посредством топливных коммуникаций соединен с основной камерой сгорания двигателя 1. При этом газотурбинный двигатель 1 имеет второй замкнутый контур регулирования геометрии проточной части двигателя, например контур регулирования положения направляющих аппаратов - компрессора, включающий в себя регулятор 9 направляющих аппаратов компрессора с элементом 10 управления (например, гидроцилиндра) положения направляющих аппаратов, механически связанного с направляющими аппаратами компрессора двигателя 1. Регулятор 9 направляющих аппаратов замкнут с двигателем 1 через датчик 4 частоты вращения по сигналу частоты вращения ротора.
Дополнительно элемент 10 управления положения направляющих аппаратов компрессора механически связан с датчиком положения 11 направляющих аппаратов, выход которого электрически соединен с блоком 12 коррекции расхода в основную камеру сгорания. Выход блока 12 коррекции соединен с вторым входом выходного устройства 6 системы 2 регулирования топливопитания основной камеры сгорания.
Блок 12 коррекции расхода топлива - нестандартный элемент, работа его основана на следующих соображениях.
Как известно из литературы, управление двигателя 1 по параметру частоты вращения ротора при наличии двух регулирующих органов, изменяющих расход топлива в камеру сгорания и положения направляющих аппаратов компрессора, имеет вид: (Tд P+1)Δ n= K Gт-Kα n˙Δ α , где Δn - приращение частоты вращения ротора;
ΔGт - приращение расхода топлива в основную камеру сгорания;
Δ α- приращение изменения положения направляющих аппаратов компрессора;
Tд - постоянная времени двигателя;
K - коэффициент усиления двигателя по каналу воздействия Gт->>n;
Kα n - коэффициент усиления двигателя по каналу воздействия;
Р - оператор Лапласа.
ΔGт - приращение расхода топлива в основную камеру сгорания;
Δ α- приращение изменения положения направляющих аппаратов компрессора;
Tд - постоянная времени двигателя;
K - коэффициент усиления двигателя по каналу воздействия Gт->>n;
Kα n - коэффициент усиления двигателя по каналу воздействия;
Р - оператор Лапласа.
Исходя из этого, рассмотрим обобщенную структурно-функциональную схему регулирования двигателя 1 при наличии двух регулирующих органов, изменяющих расход топлива и положение направляющих аппаратов, приведенную в приложении 1 к описанию (фиг. 2).
В соответствии с теорией автоматического регулирования данную структурно-функциональную схему можно преобразовать к виду, приведенному на фиг. 3, откуда видно, что для компенсации влияния второго замкнутого контура на систему регулирования расхода топлива в камеру сгорания, замкнутую по частоте вращения, необходимо ввести дополнительное воздействие по сигналу положения направляющих аппаратов на дозирование расхода топлива пропорционально отношению: Wα/ W cо знаком "+" (на схеме это отмечено штриховой линией). Следовательно, блок 12 коррекции должен реализовывать отношение двух передаточных функций двигателя W / W.
Для данного примера это отношение равно отношению коэффициентов усиления W / W = K / K . Блок 12 коррекции может быть выполнен в виде счетно-решающего устройства, реализующего отношение: W / W , а для конкретного примера это может быть операционный усилитель, коэффициент усиления которого равен отношению коэффициентов усиления двигателя по двум каналам K / K, которые могут быть определены расчетным или экспериментальным путем.
Способ реализуют следующим образом.
Рычагом 3 управления двигателя (РУД) через систему 2 регулирования топливопитания основной камеры сгорания выводят газотурбинный двигатель 1 на режим работы, при котором совместно работает система 2 регулирования топливопитания камеры сгорания и регулятор 9 направляющих аппаратов компрессора. Это происходит следующим образом.
Сигнал, пропорциональный частоте вращения ротора двигателя 1, через датчик 4 частоты вращения одновременно поступает на электронный регулятор 5 системы 2 регулирования топливопитания основной камеры сгорания и на регулятор 9 направляющих аппаратов компрессора. В электронном регуляторе 5 этот сигнал сравнивается с заданным значением частоты вращения, которое устанавливается по сигналу положения рычага 5 управления двигателя. В зависимости от результата сравнения электронный регулятор 5 выдает через выходное устройство 6 команду на исполнительный механизм 7 насоса-регулятора 8, который приводится во вращение от вала газотурбинного двигателя. Исполнительный механизм 7 по сигналу от выходного устройства 6 воздействует на дозирующий элемент насоса-регулятора 8, который соответствующим образом изменяет расход топлива в основную камеру сгорания двигателя 1 до значения, при котором частота вращения двигателя 1 будет равна заданной. Одновременно регулятор 9 направляющих аппаратов также получает на вход сигнал, пропорциональный частоте вращения ротора двигателя 1, по которому в соответствии с заполненной программой через элемент 10 управления устанавливает такое положение направляющих аппаратов компрессора, которое соответствует заданному режиму работы двигателя 1, который был установлен системой 2 регулирования топливопитания основной камеры сгорания двигателя 1 в зависимости от положения рычага 3 управления. В процессе работы газотурбинного двигателя 1 на заданном режиме от внешних возмущений или от работы регулятора 9 направляющих аппаратов компрессора происходят отключения положения направляющих аппаратов от исходного положения. Эти прекращения определяются датчиком 11 положения, который вырабатывает сигнал, пропорциональный положению направляющих аппаратов, и подает его на вход блока 12 коррекции расхода топлива. Блок 12 коррекции определяет прекращение сигнала, пропорционального положению направляющих аппаратов, по которому пропорционально отношению передаточных функций двигателя Wα/ W выдает сигнал коррекции расхода топлива на выходное устройство 6 системы 2 регулирования расхода топлива. Этот сигнал через выходное устройство 6 поступает на исполнительный механизм 7 насоса-регулятора 8, который в свою очередь воздействует на дозирующий элемент насоса-регулятора 8, под действием которого изменяется расход топлива в основную камеру сгорания двигателя 1, компенсируя тем самым возмущающие воздействия отклонений положения направляющих аппаратов на частоту вращения ротора двигателя 1.
По сравнению с прототипом способ управления ГТД позволяет обеспечить точное поддержание частоты вращения двигателя и увеличить запас устойчивости регулирования двухконтурной замкнутой системы регулирования до границ запасов устойчивости системы регулирования топливопитания основной камеры сгорания, замкнутой по внутридвигательному параметру. (56) Теория автоматического управления силовыми установками летательных аппаратов. /Под ред. А. А. Шевинова. - М. : Машиностроение, 1976, с. 78.
Claims (1)
- СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ГАЗОТУРБИННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ путем подачи топлива по сигналу разности заданной и измеренной частот вращения и управления направляющими аппаратами компрессора по измеренной частоте вращения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности поддержания частоты вращения и увеличения запасов устойчивости регулирования определяют передаточные функции по каналам воздействия направляющих аппаратов и расхода топлива на частоту вращения, находят их отношение и дополнительно осуществляют воздействие на подачу топлива в зависимости от угла установки направляющих аппаратов с передаточной функцией, равной определенному отношению передаточной функции двигателя по каналу воздействия направляющих аппаратов на частоту вращения к передаточной функции двигателя по каналу воздействия расхода топлива на частоту вращения.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4752485 RU2007599C1 (ru) | 1989-10-23 | 1989-10-23 | Способ управления газотурбинным двигателем |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4752485 RU2007599C1 (ru) | 1989-10-23 | 1989-10-23 | Способ управления газотурбинным двигателем |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007599C1 true RU2007599C1 (ru) | 1994-02-15 |
Family
ID=21476203
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4752485 RU2007599C1 (ru) | 1989-10-23 | 1989-10-23 | Способ управления газотурбинным двигателем |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2007599C1 (ru) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2454557C2 (ru) * | 2010-09-22 | 2012-06-27 | Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственная Фирма "Газ-Система-Сервис" | Способ управления газотурбинной установкой |
RU2490492C1 (ru) * | 2012-02-07 | 2013-08-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") | Способ управления газотурбинным двигателем и система для его осуществления |
RU2491436C2 (ru) * | 2008-02-04 | 2013-08-27 | Нуово Пиньоне С.п.А. | Способ запуска газовой турбины |
RU2561963C2 (ru) * | 2010-08-30 | 2015-09-10 | Снекма | Способ обнаружения попадания воды или града в газотурбинный двигатель |
RU2602705C1 (ru) * | 2015-05-07 | 2016-11-20 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Способ управления основной камерой сгорания газотурбинного двигателя |
RU2730568C1 (ru) * | 2019-12-25 | 2020-08-24 | Акционерное общество "ОДК-Климов" | Способ управления газотурбинным двигателем |
-
1989
- 1989-10-23 RU SU4752485 patent/RU2007599C1/ru active
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2491436C2 (ru) * | 2008-02-04 | 2013-08-27 | Нуово Пиньоне С.п.А. | Способ запуска газовой турбины |
RU2561963C2 (ru) * | 2010-08-30 | 2015-09-10 | Снекма | Способ обнаружения попадания воды или града в газотурбинный двигатель |
RU2454557C2 (ru) * | 2010-09-22 | 2012-06-27 | Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственная Фирма "Газ-Система-Сервис" | Способ управления газотурбинной установкой |
RU2490492C1 (ru) * | 2012-02-07 | 2013-08-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") | Способ управления газотурбинным двигателем и система для его осуществления |
RU2602705C1 (ru) * | 2015-05-07 | 2016-11-20 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Способ управления основной камерой сгорания газотурбинного двигателя |
RU2730568C1 (ru) * | 2019-12-25 | 2020-08-24 | Акционерное общество "ОДК-Климов" | Способ управления газотурбинным двигателем |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3006144A (en) | arnett etal | |
US8056317B2 (en) | Apparatus and system for gas turbine engine control | |
US5023793A (en) | Apparatus and method for dynamic compensation of a propeller pitch speed control governor | |
US4651518A (en) | Transient derivative scheduling control system | |
US3832846A (en) | Speed governor with fuel rate control | |
DE102004058404B4 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Berechnen der mechanischen Turbinen-Ausgangsleistung, und diese(s)anwendende Vorrichtung und Verfahren zum Steuern einer Gasturbine | |
US4104876A (en) | Fan R. P. M. control loop stabilization using high rotor speed | |
RU2007599C1 (ru) | Способ управления газотурбинным двигателем | |
US3983848A (en) | Fuel injection system | |
KR910004767B1 (ko) | 내연기관의 회전수 제어장치 | |
GB1018729A (en) | Improvements in two shaft gas turbine control system | |
RU2334889C2 (ru) | Способ управления расходом топлива в турбовинтовую силовую установку | |
DE2732039C2 (ru) | ||
JPS6130142B2 (ru) | ||
US3851464A (en) | Gas turbine fuel control | |
GB2134285A (en) | Control of gas turbines | |
RU2730568C1 (ru) | Способ управления газотурбинным двигателем | |
DE2205445B2 (de) | Vorrichtung zur Regelung von Beschleunigungsvorgängen von Gasturbinentriebwerken, insbesondere Gasturbinenstrahltriebwerken | |
US4976108A (en) | Turbine efficient valve position computer | |
US3893291A (en) | Gas turbine fuel control | |
GB1367690A (en) | Control system for a gas turbine engine | |
RU112725U1 (ru) | Система управления положением направляющих аппаратов компрессора газотурбинного двигателя | |
US3886730A (en) | Governing device for a gas turbine system | |
GB1170505A (en) | Fuel System and Electrical Control therefor | |
GB626045A (en) | Improvements in or relating to automatic controls for internal-combustion gas turbines |