RU2098668C1 - Способ управления перепуском воздуха в компрессоре двухвального двухконтурного газотурбинного двигателя - Google Patents
Способ управления перепуском воздуха в компрессоре двухвального двухконтурного газотурбинного двигателя Download PDFInfo
- Publication number
- RU2098668C1 RU2098668C1 RU95110513A RU95110513A RU2098668C1 RU 2098668 C1 RU2098668 C1 RU 2098668C1 RU 95110513 A RU95110513 A RU 95110513A RU 95110513 A RU95110513 A RU 95110513A RU 2098668 C1 RU2098668 C1 RU 2098668C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air bypass
- signal
- unit
- open
- cpv
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Использование: при защите от помпажа компрессоров двухвального двухконтурного газотурбинного двигателя. Сущность изобретения: команда на закрытие клапанов формируется при увеличении режима, например, с малого газа (МГ) на максимальный (МАКС. ). На режиме МГ I1 = 1, I2 = 0, I4 = 1 и блок 6 ИЛИ формирует сигнал на открытие клапана перепуска воздуха КПВ согласно логике его работы. КПВ открыты (IКПВ = 1), и выход блока 6 напрямую соединен с управлением КПВ - по сигналу IКПВ = 1 выход блока 6 соединяется с управлением КПВ и выход блока 9 отсоединяется от управления КПВ с помощью переключателя 11. По мере увеличения режима 1 изменяется на 0, выполняется условия I1 = I2 = I4 = 0, и КПВ закрываются. По сигналу закрытия КПВ (IКПВ = 0) управление осуществляется через блок 9. Выход блока 6 соединяется с одним из входов блока 9, а сигнал на открытие поступает с выхода блока 9, подключенного к управлению КПВ с помощью блока 11 по сигналу IКПВ = 0. Когда hВ1 уменьшится на величину ΔnВДnвд от исходной, то формируется команда на открытие КПВ. На режиме МАКС. I1 = I2 = 14 = 0, КПВ закрыты, переключатель 10 обеспечивает управление КПВ от блока 9. При перемещении αруд с МАКС. На МГ появляется сигнал I3 = 1 и блок 6 формирует сигнал на открытие КПВ. При этом начинается уменьшение режима, появляется сигнал I3 = 1, формируется команда на открытие КПВ, и открытие осуществится по команде блока 9, подключенного с помощью блока 11 по команде IКПВ = 0. 2 ил.
Description
Изобретение относится к защите от помпажа компрессоров двухвальных двухконтурных газотурбинных двигателей (ГТД).
Известны способы управления перепуском воздуха в компрессоре путем регулирования клапанов перепуска воздуха (КПВ) из-за различных ступеней компрессора по сигналам, характеризующим параметры, косвенно отражающие положение рабочей точки на характеристике компрессора, либо по сигналам датчиков помпажного или предпомпажного состояний. Например, по способу, описанному в [1] управление КПВ осуществляется по частоте вращения ротора высокого давления (nВД), приведенной по полной температуре воздуха на входе в двигатель (T )
Недостатком известных способов является то, что не во всех случаях открытие клапана перепуска воздуха по сигналам датчика ведет к устранению помпажа на двигателе. В частности, при испытаниях двигателя ПС-90А в стендовых условиях было отмечено следующее: при возникновении помпажа на подпорных ступенях клапаны сработали через 0,3-0,4 с после появления сигнала "помпаж". Однако помпаж устранен не был, он распространился на вентилятор и на компрессор высокого давления (КВД). Поэтому в ряде случаев известные способы не обеспечивают беспомпажную работу подпорных ступеней, что ведет к аварийной работе ГТД.
Недостатком известных способов является то, что не во всех случаях открытие клапана перепуска воздуха по сигналам датчика ведет к устранению помпажа на двигателе. В частности, при испытаниях двигателя ПС-90А в стендовых условиях было отмечено следующее: при возникновении помпажа на подпорных ступенях клапаны сработали через 0,3-0,4 с после появления сигнала "помпаж". Однако помпаж устранен не был, он распространился на вентилятор и на компрессор высокого давления (КВД). Поэтому в ряде случаев известные способы не обеспечивают беспомпажную работу подпорных ступеней, что ведет к аварийной работе ГТД.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ управления перепуском воздуха в компрессоре ГТД с целью предупреждения помпажа [2] Этот способ предусматривает измерение частот вращения роторов высокого и низкого давления (nВД, nНД), определение производной nВД по времени( ) и формирование сигнала на исполнительный механизм при превышении соответствующих пороговых значений:
по частоте вращения при nВД А•nВД>В,
по производной где А, В и С константы.
по частоте вращения при nВД А•nВД>В,
по производной где А, В и С константы.
При реализации этого способа на двигателе с КПВ за компрессором среднего давления на одном валу с вентилятором выявлен принципиальный недостаток, делающий применение данного способа практически невозможным. Так, на двигателе ПС-90А при сбросе режима с максимального режима на "малый газ" или любой другой пониженный режим значение почти мгновенно падает ниже порогового значения, и поступает сигнал на открытие КПВ. Как показано на фиг.1, при перемещении рычага управления двигателем (РУД) на пониженный режим одновременно наблюдается уменьшение величины nВД, т.е. значение становится отрицательным и сразу же достигает порогового значения при котором формируется соответствующая команда и открываются КПВ. За этим сразу следует "заброс" оборотов (Δn ) до величины максимальной фактической частоты вращения ротора высокого давления (РВД) nВД max, который не может быть мгновенно парирован регулятором. Этот "заброс" связан с тем, что при одинаковых значениях nВД расход топлива в двигателе (Gт) при статических условиях меньше при открытых КПВ, чем при закрытых, что следует из термодинамических особенностей работы двигателей такой схемы. Так регулятор не может мгновенно изменить текущий расход топлива (Gт), то происходит уменьшение его статической величины, т.е. резкое увеличение избытка топлива ΔGт = Gт-G что приводит к увеличению в сторону положительных значений и "заброс" nВД. Если это происходит на максимальном режиме или вблизи него, то текущее значение nВД может достичь величены nВД max, превышающей максимальное программное значение частоты вращения РВД (n ) Программная частота вращения это частота вращения, которая задается системой автоматического управления двигателем, как функция угла установки РУД, температуры и давления воздуха на входе в двигатель. Максимальная программная частота вращения (n ) это такая программная частота, выше которой величина частот вращения не допускается.
Более того, даже кратковременное повышение nВД на 1,5% потребует съема двигателя ПС-90А с эксплуатации для ремонта вследствие недопустимых нагрузок на его детали.
Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в обеспечении безаварийной и беспомпажной работы двигателя за счет предотвращения увеличения частоты вращения ротора высокого давления nВД выше его значения на максимальном режиме (n ) при открытии КПВ.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в известном способе управления перепуском воздуха в компрессоре двухвального двухконтурного газотурбинного двигателя, включающем измерение частоты вращения ротора высокого давления nВД, сравнение ее величины с соответствующим пороговым значением и формирование первого сигнала I1 на открытие клапанов перепуска воздуха (КПВ), определение величины производной по времени частоты вращения ротора сравнение с ее пороговым значением n и формирование второго сигнала I2 на открытие КПВ, согласно изобретению, дополнительно измеряют полную температуру воздуха на входе в двигатель T определяют приведенное значение частоты вращения ротора а формирование сигнала I1 осуществляют при условии nвд пр. = n а также предварительно определяют величину разницы Δn между фактической максимальной частотой nВД max и программной максимальной частотой вращения ротора n непосредственно после открытия КПВ на максимальном режиме, затем формируют третий сигнал I3 на открытие КПВ при условии, если сумма nвд + Δn меньше величины n кроме того дополнительно измеряют величину угла установки рычага управления αруд, сравнивают с соответствующим пороговым значением α и формируют четвертый сигнал I4 на открытие КПВ, и при наличии одного из сигналов I1, I2 или I4 и обязательном поступлении третьего сигнала I3 подают команду на открытие КПВ, а команду на закрытие КПВ подают при одновременном отсутствии сигналов I1, I2 и I4 не зависимо от наличия сигнала I3.
Невозможность увеличения частоты вращения ротора высокого давления nВД выше его значения на максимальном режиме (n ) при открытии КПВ объясняется тем, что согласно предлагаемому способу необходимо постоянно рассчитывать величину суммы nвд+Δn для формирования сигнала I3, используемого в логике выработки команды на открытие-закрытие КПВ.
Выполнение остальных операций способа позволяет обеспечить беспомпажную работу двигателя за счет необходимости сбрасывания газодинамической устойчивости при открытии КПВ.
На фиг.1 представлены следующие зависимости: 1 угла установки рычага управления двигателем (αруд) от времени τ 2, 3 зависимость частоты вращения ротора высокого давления (nВД) от времени t′ соответственно по предлагаемому и известному решениям, 4, 5 зависимость производной частоты вращения от времени τ соответственно по предлагаемому и известному решениям. Из представленных графиков следует, что в предлагаемом решении отсутствует "заброс" nВД на величину Δn относительно первоначальной величины nВД; на фиг.2 блок-схема для осуществления способа.
Блок 1 представляет собой дифференциатор, в котором по величине nВД определяется ее производная по времени
Блок 2 компаратор, в котором выполняется сравнение текущей величины с ее пороговым значением и при формируется второй сигнал на открытие КПВ I2 1, подаваемый на вход блока 6 типа ИЛИ.
Блок 2 компаратор, в котором выполняется сравнение текущей величины с ее пороговым значением и при формируется второй сигнал на открытие КПВ I2 1, подаваемый на вход блока 6 типа ИЛИ.
Блок 3 это арифметическое устройство, на вход которого поступают сигналы о величине nВД и T по которым определяется приведенная частота вращения ротора высокого давления:
Блок 4 компаратор, выполняющий функцию сравнения величины nВД пр. с его пороговым значением n и при соотношении nвд пр < n формирующий сигнал на открытие КПВ I1 1.
Блок 4 компаратор, выполняющий функцию сравнения величины nВД пр. с его пороговым значением n
Блок 5 компаратор, выполняющий функцию сравнения текущего значения αруд с пороговой величиной α и при соотношении αруд < α формирующий четвертый сигнал на открытие КПВ I4 1.
Блок 6 логическое устройство типа ИЛИ, на вход которого поступают сигналы I1, I2 и I4, и которое на выходе формируют сигнал на открытие КПВ, если хотя бы один из поступающих сигналов равен 1, формирует сигнал на закрытие КПВ только при условии равенства нулю всех сигналов.
Блок 7 сумматор, определяющий суммарную величину текущих значений nВД и Δnвд
Блок 8 компаратор, на один вход которого подается сигнал nВД, а на другой вход сигнал n
Блок 9 логическое устройства типа "И", на вход которого поступают сигналы с блоков 6 и 8, а выход соединен с управлением КВД.
Блок 8 компаратор, на один вход которого подается сигнал nВД, а на другой вход сигнал n
Блок 9 логическое устройства типа "И", на вход которого поступают сигналы с блоков 6 и 8, а выход соединен с управлением КВД.
Блок 10 управляющий переключатель, работающий по сигналу положения КПВ. Если КПВ открыты (I 1), то блок 10 напрямую соединяет выход блока 6 с управлением КВД (пунктирная линия "б" в блоке 10), и команда на закрытие КПВ поступает от блока 6. Если КПВ закрыты (I 0), то блок 10 соединяет выход блока 6 с одним из входов блока 9 (сплошная линия "а" в блоке 10), а команда на открытие КПВ формируется в блоке 9 с учетом сигнала I3.
Блок 11 управляющий переключатель, работающий по сигналу положения КПВ аналогично блоку 10. Если КПВ открыты (IКПВ 1), то выход блока 9 разъединен с каналом подачи команды на КПВ, команда на закрытие КПВ поступает с выхода блока 6. Когда КПВ закрыты (IКПВ 0), то выход блока 9 соединен с каналом подачи команды на КПВ, команда на открытие КПВ поступает с выхода блока 9.
Способ осуществляется следующим образом.
На входы блоков 1, 3 и 7 поступает сигнал, характеризующий частоту вращения ротора высокого давления nВД. С блока 1 сигнал, характеризующий величину поступает на вход блока 2, где осуществляется сравнение текущей величины с пороговым значением
При выполнении соотношения на выходе блока 2 формируется сигнал I2 на открытие КПВ, который поступает на первый вход блока 6 ИЛИ. Сигнал I1 формируется в блоках 3 и 4. На вход блока 3 дополнительно к сигналу о величине nВД подается сигнал, характеризующий полную температуру воздуха на входе в двигатель T Блок 3 формирует сигнал, характеризующий величину производной по T частоты вращения ротора высокого давления, который подается на вход компаратора 4. Компаратор 4 выполняет сравнение величин nВД пр. и n и при выполнении неравенства nвд пр < n формируется сигнал I1 на открытие КПВ, который поступает на второй вход блока 6. По результату сравнения величин αруд и α блок 6 формирует сигнал I4 на открытие КПВ (при выполнении неравенства αруд < α ), который поступает на третий вход блока 6. Сигнал, характеризующий величину суммы nвд+Δnвд с выхода блока 7 поступает на вход компаратора 8, где осуществляется сравнение этой суммы с максимальным значением программной величины n При выполнении соотношения (nвд+Δвд) < n формируется третий сигнал I3 на открытие КПВ, который с выхода блока 8 поступает на вход блока 9 "ИЛИ". Формирование команд на открытие и закрытие КПВ выполняется по сигналам блоков 6 и 9 с учетом положения переключателей 10 и 11.
При выполнении соотношения на выходе блока 2 формируется сигнал I2 на открытие КПВ, который поступает на первый вход блока 6 ИЛИ. Сигнал I1 формируется в блоках 3 и 4. На вход блока 3 дополнительно к сигналу о величине nВД подается сигнал, характеризующий полную температуру воздуха на входе в двигатель T
Порядок формирования команд следующий.
1. Команда на закрытие КПВ формируется при увеличении режима, например, с малого газа (МГ) на максимальный (Макс.). На режиме МГ: т.е. I1=1, I2=0, I4=1, блок 6 формирует сигнал на открытие КПВ. По сигналу IКПВ=1 (КПВ открыты) блок 10 соединяет выход блока 6 с каналом подачи команды на управление (в данном случае закрытие), блок 11 рассоединяет выход блока 9 от канала выдачи команд на КПВ, т.е. команда на закрытие КПВ подается с выхода блока 6.
В процессе увеличения режима работы αруд > α I4=0, nвд пр > n I1=0, I2=0, т.к. пороговое значение (для двигателя ПС-90А n = -200 об/мин с ). В блоке 6 формируется команда на закрытие КПВ, I= 0, КПВ закрываются, происходит переключение блоков 10 и 11. Блок 10 соединяет выход блока 6 с одним из входов блока 9, блок 11 подключает выход блока 9 с каналом подачи команд на КПВ. Команда на открытие КПВ поступает с выхода блока 9.
2. Открытие КПВ осуществляется при уменьшении режима работы, например, с режима "Макс" до режима "МГ". На режиме "Макс" αруд > α (I4=0), nвд пр > n (I=0), (I2=0), в блоке 6 формируется команда на закрытие КПВ, сигнал подается на вход блока 9. В связи с тем, что на режиме "Макс" nвд = n ; (nвд+Δnвд) > n с выхода блока 8 подается сигнал I= 0 на закрытие КПВ. В соответствии с логикой И на выходе блока 9 формируется команда на закрытие КПВ.
При перемещении РУД с режима "Макс" на "МГ" сразу возникает ситуация αруд < α при которой формируется сигнал I4=1 на открытие КПВ. При этом начинается уменьшение режима двигателя, т.е. а значит и I2= 1. По мере уменьшения режима появляется и сигнал I1=1. При наличии неравенства хотя бы одного из сигналов I1, I2 или I4 с выхода блока 6 поступает сигнал на открытие КПВ, этот сигнал поступает на один из входов блока 9. Однако, в начале уменьшения режима (величины nВД) некоторое время сохраняется ситуация, когда (nвд+Δnвд) > n и с выхода блока 8 поступает сигнал I=0, пока существует сигнал на входе блока 9, не формируется команда на открытие КПВ. В момент, когда появляется соотношение (nвд+Δnвд) ≅ n , на выходе блока 8 формируется сигнал I=1, и в блоке 9 формируется команда на открытие КПВ.
Величина Δnвд выбирается таким образом, чтобы выполнялось соотношение Δnвд ≥ Δn т. е. чтобы в момент открытия КПВ всегда выполнялось соотношение nвд ≅ n
Сравнение зависимостей nвд = f(τ) для прототипа и предлагаемого решения показано на фиг.2. При использовании данного технического решения "заброса" nВД выше его программного значения на максимальном режиме n при открытии КПВ не происходит.
Сравнение зависимостей nвд = f(τ) для прототипа и предлагаемого решения показано на фиг.2. При использовании данного технического решения "заброса" nВД выше его программного значения на максимальном режиме n
Claims (1)
- Способ управления перепуском воздуха в компрессоре двухвального двухконтурного газотурбинного двигателя, включающий измерение частоты вращения ротора высокого давления nв.д, сравнение ее величины с соответствующим пороговым значением n
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95110513A RU2098668C1 (ru) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | Способ управления перепуском воздуха в компрессоре двухвального двухконтурного газотурбинного двигателя |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95110513A RU2098668C1 (ru) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | Способ управления перепуском воздуха в компрессоре двухвального двухконтурного газотурбинного двигателя |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95110513A RU95110513A (ru) | 1997-06-10 |
RU2098668C1 true RU2098668C1 (ru) | 1997-12-10 |
Family
ID=20169206
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95110513A RU2098668C1 (ru) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | Способ управления перепуском воздуха в компрессоре двухвального двухконтурного газотурбинного двигателя |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2098668C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2467209C2 (ru) * | 2007-02-16 | 2012-11-20 | Снекма | Устройство контуров отбора воздуха, ступень компрессора, содержащая такое устройство, компрессор, содержащий такую ступень, и турбореактивный двигатель, содержащий такой компрессор |
RU2527850C1 (ru) * | 2013-07-29 | 2014-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Способ диагностики помпажа компрессора газотурбинного двигателя |
-
1995
- 1995-06-23 RU RU95110513A patent/RU2098668C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Авиационный двухконтурный тербореактивный двигатель Д - 30КУ. Техническое описание. - М.: Машиностроение, 1975. 2. US, патент, 4449360, кл. F 02 C 9/28, 1981. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2467209C2 (ru) * | 2007-02-16 | 2012-11-20 | Снекма | Устройство контуров отбора воздуха, ступень компрессора, содержащая такое устройство, компрессор, содержащий такую ступень, и турбореактивный двигатель, содержащий такой компрессор |
RU2527850C1 (ru) * | 2013-07-29 | 2014-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Способ диагностики помпажа компрессора газотурбинного двигателя |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU95110513A (ru) | 1997-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6272859B1 (en) | Device for controlling a variable geometry turbocharger | |
US7461508B2 (en) | Method and device for regulating the charge pressure of an internal combustion engine | |
EP1391595B1 (en) | Supercharger for internal combustion engine | |
US6155049A (en) | Method of controlling the charge air mass flow of a supercharged internal combustion engine | |
US7540148B2 (en) | Method and device for operating at least one turbocharger on an internal combustion engine | |
RU2337250C2 (ru) | Способ управления газотурбинным двигателем на динамических режимах разгона и дросселирования | |
JP2008510922A (ja) | 内燃機関の給気圧力の制御方法および装置 | |
US5987888A (en) | System and method for controlling a turbocharger | |
KR20020015320A (ko) | 내연기관의 과급압 제어 방법 및 장치 | |
JPH08232670A (ja) | 内燃機関における過給制御システム | |
JP2001516419A (ja) | 逃し給気調整弁の制御装置 | |
GB2226853A (en) | Supercharging pressure control system for an automotive engine | |
JPH1089080A (ja) | ターボ過給形内燃機関、この構成部品である排気逃がし弁の制御方法及び制御システム | |
JP2004052772A (ja) | 空気質量流量測定装置のモニタ方法および装置 | |
US5996552A (en) | Fuel injection device for engine with supercharger and method for controlling the same | |
JP4319481B2 (ja) | 希薄燃焼ガスエンジンの燃料ガス供給、給気装置 | |
RU2098668C1 (ru) | Способ управления перепуском воздуха в компрессоре двухвального двухконтурного газотурбинного двигателя | |
US6148615A (en) | Method for boost pressure control of an internal combustion engine | |
GB2228768A (en) | Supercharging pressure control system for an engine with a turbocharger | |
US6314733B1 (en) | Control method | |
US5159913A (en) | Method and system for controlling fuel supply for internal combustion engine coupled with supercharger | |
US5090203A (en) | Air and fuel supply control systems for internal combustion engines | |
US6345602B1 (en) | Method and apparatus for controlling the speed of an engine | |
RU2214535C2 (ru) | Способ управления перепуском воздуха в компрессоре двухвального двухконтурного газотурбинного двигателя | |
EP4382737A1 (en) | System and method for fuel control of a supercharged otto cycle engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | License on use of patent |
Effective date: 20110829 Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20000925 |