RU2054132C1 - Method and device for protecting turbo-compressor against surging - Google Patents

Method and device for protecting turbo-compressor against surging Download PDF

Info

Publication number
RU2054132C1
RU2054132C1 SU4906135A RU2054132C1 RU 2054132 C1 RU2054132 C1 RU 2054132C1 SU 4906135 A SU4906135 A SU 4906135A RU 2054132 C1 RU2054132 C1 RU 2054132C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
compressor
air pressure
differentiator
threshold
behind
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ю.М. Гусев
Р.З. Шаяхметов
М.М. Шакирьянов
Original Assignee
Научное конструкторско-технологическое бюро "Вихрь"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научное конструкторско-технологическое бюро "Вихрь" filed Critical Научное конструкторско-технологическое бюро "Вихрь"
Priority to SU4906135 priority Critical patent/RU2054132C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2054132C1 publication Critical patent/RU2054132C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)

Abstract

FIELD: compressor engineering. SUBSTANCE: air pressure is measured downstream of a compressor, downstream of the first group of compressor stages and at the edge of a nozzle. When the rate of varying air pressure downstream of the first group of the compressor stages and at the edge of the nozzle as well as downstream of the compressor exceeds a threshold value, a signal about surging is generated. The device has pressure pickups downstream of the first group of compressor stages and at the edge of the nozzle, second and third differentiators, third threshold element, and second AND element. EFFECT: enhanced reliability. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в системах защиты газотурбинных двигателей (ГТД) от помпажа. The invention relates to engine building and can be used in protection systems for gas turbine engines (GTE) from surging.

Известен способ защиты турбокомпрессора от помпажа [1] В этом способе величина контрольного сигнала формируется по измеренным сигналам давления и температуры воздуха на входе и выходе компрессора. При этом для ликвидации помпажа воздействие производится на окно перепуска воздуха за компрессором [1] Недостатком способа является низкая надежность распознавания помпажа, обусловленная отсутствием одновременного контроля скоростей изменения параметров двигателя и "задержанного" значения давления воздуха за компрессором. A known method of protecting a turbocharger from surge [1] In this method, the value of the control signal is generated from the measured signals of pressure and air temperature at the inlet and outlet of the compressor. Moreover, to eliminate surge, the effect is made on the air bypass window behind the compressor [1] The disadvantage of this method is the low reliability of surge recognition, due to the lack of simultaneous control of the rate of change of engine parameters and the “delayed” air pressure behind the compressor.

Наиболее близким техническим решением является способ защиты турбокомпрессора от помпажа [2]
Недостатком способа и устройства является низкая надежность распознавания помпажа.
The closest technical solution is a method of protecting a turbocharger from surge [2]
The disadvantage of this method and device is the low reliability of surge recognition.

Целью изобретения является повышение надежности распознавания помпажа. The aim of the invention is to increase the reliability of recognition of surge.

Поставленная цель достигается способом защиты турбокомпрессора от помпажа путем измерения давления воздуха за компрессором и давления воздуха за первой группой ступеней компрессора, в котором дополнительно измеряют давление газа на среде реактивного сопла и формируют сигналы наличия помпажа в случае превышения порогового значения скоростью изменения давления воздуха за первой группой ступеней компрессора и скоростью изменения давления газа на среде реактивного сопла, а также в случае превышения порогового значения задержанного значения скорости изменения давления воздуха за компрессором. The goal is achieved by protecting the turbocharger from surge by measuring the air pressure behind the compressor and the air pressure behind the first group of compressor stages, in which the gas pressure on the jet nozzle medium is additionally measured and surge signals are generated if the threshold value is exceeded by the rate of change of air pressure behind the first group compressor stages and the rate of change of gas pressure on the medium of the jet nozzle, as well as in case of exceeding the threshold value of the delayed sign The rate of change of air pressure behind the compressor.

Поставленная цель достигается устройством, осуществляющим вышеуказанный способ, содержащим датчик давления воздуха за первой группой ступеней компрессора, датчик давления воздуха за компрессором и первое пороговое устройство, в которое дополнительно введены датчик давления газа на среде реактивного сопла и последовательно соединенные с ним второй дифференциатор, второе пороговое устройство, первая схема И и вторая схема И, выход которой связан с клапаном отсечки топлива, третий дифференциатор и последовательно соединенные с ним третье пороговое устройство и одновибратор, выход которого связан со вторым входом второй схемы И, а также первый дифференциатор, вход которого связан с выходом датчика давления воздуха за первой группой ступеней компрессора, а выход со входом первого порогового устройства, выход которого связан со вторым входом первой схемы И, причем выход датчика давления воздуха за компрессором связан со входом третьего дифференциатора. The goal is achieved by a device that implements the above method, comprising an air pressure sensor behind the first group of compressor stages, an air pressure sensor behind the compressor and a first threshold device into which a gas pressure sensor on the jet nozzle medium and a second differentiator, a second threshold, are connected in series with it device, the first circuit And and the second circuit And, the output of which is connected to the fuel cut-off valve, a third differentiator and a series connected to it its threshold device and one-shot, the output of which is connected to the second input of the second And circuit, as well as the first differentiator, the input of which is connected to the output of the air pressure sensor behind the first group of compressor stages, and the output with the input of the first threshold device, the output of which is connected to the second input of the first circuit And, and the output of the air pressure sensor behind the compressor is connected to the input of the third differentiator.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 а, б, в график работы устройства. In FIG. 1 shows a block diagram of a device; in FIG. 2 a, b, in the schedule of the device.

Она содержит 1 датчик давления воздуха за первой группой ступеней компрессора Р2 (I); 2 датчик давления газа на срезе реактивного сопла Рс; 3 датчик давления воздуха за компрессором Р2; 4 первый дифференциатор; 5 второй дифференциатор; 6 третий дифференциатор; 7 первое пороговое устройство; 8 второе пороговое устройство; 9 третье пороговое устройство; 10 первая схема И; 11 одновибратор; 12 вторая схема И.It contains 1 air pressure sensor behind the first group of compressor stages P 2 (I) ; 2 gas pressure sensor at the jet nozzle exit Р с ; 3 air pressure sensor behind compressor P 2 ; 4 first differentiator; 5 second differentiator; 6 third differentiator; 7 first threshold device; 8 second threshold device; 9 third threshold device; 10 first circuit AND; 11 one-shot; 12 second scheme I.

Устройство в статическом состоянии. The device is in a static state.

Датчик давления воздуха за первой группой ступеней компрессора Р2 (I) 1 последовательно связан с первым дифференциатором 4, первым пороговым устройством 7, первой схемой И 10 и второй схемой И 12. Датчик давления газа на срезе реактивного сопла Рс 2 последовательно связан с вторым дифференциатором 5, вторым пороговым устройством 8 и вторым входом первой схемы И 10. Датчик давления воздуха за компрессором Р2 3 последовательно связан с третьим дифференциатором 6, третьим пороговым устройством 9, одновибратором 11 и второй схемой И 12, выход которой связан с клапаном отсечки топлива.The air pressure sensor behind the first group of compressor stages P 2 (I) 1 is connected in series with the first differentiator 4, the first threshold device 7, the first circuit I 10 and the second circuit I 12. The gas pressure sensor at the cut of the jet nozzle P with 2 is connected in series with the second differentiator 5, a second threshold device 8 and a second input of the first aND circuit 10. The air pressure sensor P 2 of the compressor 3 of the sequence is related to a third differentiator 6, the third threshold device 9, One-Shot timer 11 and the second aND circuit 12, whose output communication coupled to the fuel cutoff valve.

Способ осуществляется следующим образом. Первый дифференциатор 4 дифференцирует значения сигнала, поступающего с выхода датчика давления воздуха за первой группой ступеней компрессора Р (I) 2 . Второй дифференциатор 5 дифференцирует значения сигнала, поступающего с выхода датчика давления газа на срезе реактивного сопла Рс 2. Третий дифференциатор 6 дифференцирует значения сигнала, поступающего с выхода датчика давления воздуха за компрессором Р2 3. В первом пороговом устройстве 7 производится сравнение его порогового значения с сигналом, поступающим с выхода первого дифференциатора 4, при превышении которого выдается сигнал на первую схему И 10.The method is as follows. The first differentiator 4 differentiates the values of the signal coming from the output of the air pressure sensor behind the first group of compressor stages P (I) 2 . The second differentiator 5 differentiates the values of the signal coming from the output of the gas pressure sensor at the exit of the jet nozzle Р с 2. The third differentiator 6 differentiates the values of the signal coming from the output of the gas pressure sensor behind the compressor Р 2 3. In the first threshold device 7, its threshold value is compared with a signal coming from the output of the first differentiator 4, when exceeded which a signal is output to the first circuit And 10.

Во втором пороговом устройстве 8 производится сравнение его порогового значения с сигналом, поступающим с выхода второго дифференциатора 5, при превышении которого выдается сигнал на первую схему И 10. В третьем пороговом устройстве 9 производится сравнение его порогового значения с сигналом, поступающим с выхода третьего дифференциатора 6, при превышении которого выдается сигнал на одновибратор 11. Если на обоих входах первой схемы И 10 появятся сигналы, то с выхода последней сигнал подается на вход второй схемы И 12. In the second threshold device 8, a comparison of its threshold value with a signal from the output of the second differentiator 5 is performed, upon exceeding which a signal is output to the first circuit I 10. In a third threshold device 9, its threshold value is compared with a signal from the output of the third differentiator 6 , exceeding which a signal is output to a single-shot 11. If signals appear on both inputs of the first And 10 circuit, then from the output of the last signal is fed to the input of the second And 12 circuit.

Одновибратор 11 определяет время работы сигнала, поступающего с выхода третьего порогового устройства 9. Если на обоих входах второй схемы И 12 появятся сигналы, то с ее выхода выдается сигнал на клапан отсечки топлива для ликвидации глубокого помпажа. The one-shot 11 determines the operating time of the signal from the output of the third threshold device 9. If signals appear on both inputs of the second And 12 circuit, then a signal is output from its output to the fuel cut-off valve to eliminate deep surge.

Эффект распознавания помпажа заключается в контроле скоростей изменения параметров Р2, Р (I) 2 и Рс (dP2/dt, dP (I) 2 /dt и dPc/dt) с обязательной задержкой сигнала давления Р2, так как изменение последнего более значительно, чем остальных параметров. При этом исключается вероятность ложного срабатывания (возможные малые колебания давления, которые всегда имеют место) в помпажных явлениях.The surge recognition effect is to control the rate of change of parameters P 2 , P (I) 2 and P c (dP 2 / dt, dP (I) 2 / dt and dP c / dt) with a mandatory delay of the pressure signal P 2 , since the change in the latter is more significant than the other parameters. This eliminates the possibility of false alarms (possible small pressure fluctuations, which always occur) in surge phenomena.

Способ и устройство подтверждаются следующими теоретическими рассуждениями. The method and device are confirmed by the following theoretical considerations.

Одними из самых важных параметров авиадвигателя являются давление газа на срезе реактивного сопла Рс, давление воз- духа за компрессором Р2 и за его первой группой ступеней Р (I) 2 (этим учитывается один из наиважнейших выводов о том, что в процессе появления и развития помпажа основную роль играет обмен энергией между группами ступеней компрессора).One of the most important parameters of an aircraft engine is the gas pressure at the jet nozzle exit Р с , the air pressure behind the compressor Р 2 and behind its first group of stages Р (I) 2 (this takes into account one of the most important conclusions that in the process of the appearance and development of surging, the main role is played by the exchange of energy between groups of compressor stages).

При этом, очевидно, что при помпаже Р2 меняется значительно быстрее, чем остальные параметры, поэтому его необходимо "задержать".At the same time, it is obvious that with surge P 2 changes much faster than the other parameters, so it must be “delayed".

Вычисление скоростей изменения этих параметров значительно уменьшает вероятность ложных срабатываний о помпаже. The calculation of the rates of change of these parameters significantly reduces the likelihood of false positives about surges.

Таким образом, необходимо сравнить:
dP2/dt ≥ Cпор.1
dP (I) 2 /dt ≥ Cпор.2
dP2/dt ≥ Cпор.3
Спор.1, Спор.2, Спор.3 заранее заданные пороговые значения.
Thus, it is necessary to compare:
dP 2 / dt ≥ C por. 1
dP (I) 2 / dt ≥ C por. 2
dP 2 / dt ≥ C por. 3
From por 1 , from por 2 , from por 3 predetermined threshold values.

По сравнению с прототипом способ и устройство обладают более высокой точностью распознавания помпажа. Устройство не требует создания уникальной аппаратуры, может быть выполнено на базе обычных серийных элементов. Увеличение числа элементов ведет к незначительному увеличению стоимости устройства. Экономический эффект от использования изобретения достигается за счет увеличения ресурса силовой установки. Compared with the prototype, the method and device have a higher accuracy of surge recognition. The device does not require the creation of unique equipment; it can be performed on the basis of ordinary serial elements. An increase in the number of elements leads to a slight increase in the cost of the device. The economic effect of the use of the invention is achieved by increasing the resource of the power plant.

Claims (2)

1. Способ защиты турбокомпрессора от помпажа путем измерения давления воздуха за компрессором, определения скорости его изменения, сравнения с пороговым значением, задержки сигнала на заранее определенное время и использования его в качестве первого параметра защиты, измерения второго параметра турбокомпрессора, определения скорости его изменения и сравнения с пороговым значением, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, измеряют давление воздуха за первой группой ступеней компрессора и используют его в качестве второго параметра турбокомпрессора, измеряют давление газа на срезе реактивного сопла, определяют скорость его изменения, сравнивают с пороговым значением, используют сигнал в качестве третьего параметра турбокомпрессора и формируют сигнал наличия помпажа в случае одновременного поступления сигналов, соответствующих трем параметрам. 1. A method of protecting a turbocharger from surge by measuring the air pressure behind the compressor, determining the rate of change, comparing it with a threshold value, delaying the signal for a predetermined time and using it as a first protection parameter, measuring the second parameter of the turbocompressor, determining its rate of change and comparison with a threshold value, characterized in that, in order to increase reliability, measure the air pressure behind the first group of compressor stages and use it as the second parameters of a turbocharger, the gas pressure is measured at the exit of the nozzle is determined rate of change is compared with a threshold value signal is used as the third parameter and the turbocharger surging formed availability signal in case of simultaneous receipt of signals corresponding to the three parameters. 2. Устройство для защиты турбокомпрессора от помпажа, содержащее датчик давления воздуха за компрессором, выход которого соединен через первый дифференциатор, первый пороговый элемент и элемент задержки с первым входом первого элемента И, и вторые дифференциатор и пороговый элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно содержит датчик давления воздуха за первый группой ступеней компрессора, датчик давления газа на срезе реактивного сопла, третьи дифференциатор и пороговый элемент и второй элемент И, причем датчики давления соединены через вторые и третьи дифференциаторы и пороговые элементы с входами второго элемента И. 2. Device for protecting the turbocharger from surge, comprising an air pressure sensor behind the compressor, the output of which is connected through the first differentiator, the first threshold element and the delay element with the first input of the first element And, and the second differentiator and threshold element, characterized in that, for the purpose improving reliability, it contains an air pressure sensor behind the first group of compressor stages, a gas pressure sensor at the jet nozzle exit, a third differentiator and a threshold element and a second element And, and the sensors are yes Lenia connected through second and third differentiators and threshold element with inputs of the second element I.
SU4906135 1990-12-04 1990-12-04 Method and device for protecting turbo-compressor against surging RU2054132C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4906135 RU2054132C1 (en) 1990-12-04 1990-12-04 Method and device for protecting turbo-compressor against surging

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4906135 RU2054132C1 (en) 1990-12-04 1990-12-04 Method and device for protecting turbo-compressor against surging

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2054132C1 true RU2054132C1 (en) 1996-02-10

Family

ID=21557658

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4906135 RU2054132C1 (en) 1990-12-04 1990-12-04 Method and device for protecting turbo-compressor against surging

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2054132C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2705023C1 (en) * 2018-07-10 2019-11-01 Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" Method of gas turbine engine operation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N 985450, кл. F 04D 27/02, 1982. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2705023C1 (en) * 2018-07-10 2019-11-01 Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" Method of gas turbine engine operation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0666423B1 (en) Surge detection system using engine signature
US5752379A (en) Non-recoverable surge and blowout detection in gas turbine engines
JPS6314167B2 (en)
JPH0580576B2 (en)
Howell et al. A new stage stacking technique for axial-flow compressor performance prediction
EP1069296A2 (en) A method of obtaining an indication of the power output of a turbine
RU2054132C1 (en) Method and device for protecting turbo-compressor against surging
EP0200033B1 (en) Stall surge detector
RU2041399C1 (en) Method and device for protecting turbo-compressor against pumpage
RU2041398C1 (en) Method and device for protecting turbo-compressor against pumpage
RU2372526C1 (en) Protection method of turbine compressor against stalling and surging and device for its implementation
RU2453733C2 (en) Compressor antisurge protection
RU2374498C1 (en) Anti-surge device for gas turbine engine compressor
SU1222900A1 (en) Stalling and surging indicator of turbocompressor
RU2351807C2 (en) Method of protecting gas turbine engine against surge
JPS5514926A (en) Water injection system for gas turbine
RU2810867C1 (en) Method for protecting gas turbine engine from compressor surge by electronic two-channel automatic control system
RU2789169C1 (en) Method for detecting surging and rotating stall of a compressor
RU2254499C1 (en) Turbocompressor stall-and-surge protection device
RU2789806C1 (en) Method for automatic protection of a gas turbine engine against surge
SU1650960A1 (en) Compressor pumping protection device
RU2053414C1 (en) Device for protection of gas-turbine engine against surge and overheating
RU2373434C1 (en) Device to protect gas turbine unit against surge
SU769100A1 (en) Method of protecting pump from surging
Farkas The development of a multi-stage heavy-duty transonic compressor for industrial gas turbines