RU2230922C2

RU2230922C2 - System to control fuel delivery into gas-turbine engine

Info

Publication number: RU2230922C2
Application number: RU2002122117/06A
Authority: RU
Inventors: В.Г. Ширшов (RU); В.Г. Ширшов; В.А. Жодзишский (RU); В.А. Жодзишский; Н.М. Сахибгареев (RU); Н.М. Сахибгареев; О.Б. Слотин (RU); О.Б. Слотин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Омское машиностроительное конструкторское бюро"
Priority date: 2002-08-13
Filing date: 2002-08-13
Publication date: 2004-06-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; gas-turbine engines.

SUBSTANCE: proposed system contains pump, meter made in form of metering needle with servopiston, electrohydraulic converter and metering needle position electric pickup coupled with electronic regulator and meter, comparison control valve connected by spring with needle, pneumohydraulic converter connected with channel to supply air from compressor, hydraulic passage chamber with throttles and interthrottle chamber connected with comparison valve. First throttle is connected with engine mode setter. Command pressure

generated by penumohydraulic converter proportional to pressure in compressor

is reduced in different throttles owing to changing of throttle passage area which causes change of pressure in interthrottle chamber and control space of comparison valve and, consequently, change of engine fuel rate by the law

as spool shifts, depending on position of mode setter

not shown in the Drawing, and defines passage section area of first throttle.

EFFECT: provision of simple system to control fuel delivery into engine.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области управления подачей топлива в газотурбинные двигатели.The invention relates to the field of controlling the supply of fuel to gas turbine engines.

Известен регулятор режима и разгона двигателя (см. патент Франции №1472828, кл.F 02 К, 1965 г.).Known controller mode and acceleration of the engine (see French patent No. 1472828, CL F 02 K, 1965).

Регулятор содержит насос, дозатор топлива, гидравлические вычислительные устройства, выполненные на базе проточных гидравлических камер с дросселями, и рычаг управления двигателем.The regulator comprises a pump, a fuel dispenser, hydraulic computing devices based on flowing hydraulic chambers with throttles, and an engine control lever.

Недостатком данного регулятора является его сложность из-за наличия привода для датчика частоты вращения, обеспечивающего работу двигателя на установившемся режиме.The disadvantage of this controller is its complexity due to the presence of a drive for the speed sensor, which ensures the operation of the engine in steady state.

Наиболее близким техническим решением является электронно-гидравлический регулятор топлива (см. патент Франции №2288867, кл. F 02 C 9/04, 1974 г.). Регулятор содержит насос, дозатор топлива, соединенный пружиной с управляющим клапаном сравнения, на который воздействует давление топлива, вырабатываемое с помощью гидравлических камер с дросселями, соединенных с датчиками внутридвигательных параметров, рычаг управления двигателем (РУД), воздействующий на пружину задатчика регулятора частоты вращения, и отдельный дозатор, управляемый от электронного регулятора.The closest technical solution is the electronic-hydraulic fuel regulator (see French patent No. 2288867, class F 02 C 9/04, 1974). The regulator comprises a pump, a fuel dispenser connected by a spring to a control comparison valve, which is influenced by the fuel pressure generated by hydraulic chambers with throttles connected to the sensors of the internal motor parameters, an engine control lever (ORE) acting on the spring of the speed regulator adjuster, and separate dispenser controlled by an electronic controller.

Недостатком данного регулятора также является сложность его конструкции из-за наличия привода для регулятора частоты вращения, кроме того он не обеспечивает непосредственное управление расходом топлива от задатчика режимов двигателя с коррекцией по давлению воздуха в компрессоре на установившемся режиме.The disadvantage of this regulator is the complexity of its design due to the presence of a drive for the speed controller, in addition, it does not provide direct control of fuel consumption from the engine mode dial with correction for air pressure in the compressor in steady state.

Задачей заявленного технического решения является обеспечение регулирования подачи топлива в двигатель с помощью достаточно простой системы, позволяющей управлять подачей топлива резервным регулятором в случае отказа электронного.The objective of the claimed technical solution is to provide regulation of the fuel supply to the engine using a fairly simple system that allows you to control the fuel supply by the backup regulator in case of electronic failure.

Поставленная задача решается тем, что в системе регулирования подачи топлива в газотурбинный двигатель, содержащей насос, дозатор топлива, электрогидропреобразователь и электрический датчик положения, соединенные с электронным регулятором и дозатором, золотник-селектор, управляемый по электрическому сигналу, управляющий клапан сравнения, соединенный пружиной с дозатором, пневмогидропреобразователь, гидравлическую проточную камеру с дросселями и междроссельной камерой, соединенной с управляющим клапаном сравнения, один из дросселей соединен непосредственно с задатчиком режимов двигателя, а пневмогидропреобразователь соединен с каналом подвода воздуха от компрессора.The problem is solved in that in a system for regulating the supply of fuel to a gas turbine engine, comprising a pump, a fuel metering device, an electrohydroconverter and an electric position sensor connected to an electronic controller and a metering device, a spool selector controlled by an electrical signal, a control comparison valve connected by a spring to a metering device, a pneumohydraulic converter, a hydraulic flow chamber with throttles and an inter-throttle chamber connected to a control comparison valve, one of the throttle th is connected directly to the engine mode setter, and the pneumohydraulic converter is connected to the air supply channel from the compressor.

Предложенная система представлена на чертеже и описана ниже.The proposed system is presented in the drawing and described below.

Система содержит топливный насос 1 и дозатор, выполненный в виде дозирующей иглы 2 с сервопоршнем 3, управляющий клапан сравнения 4 с полостью 5 и управляющей кромкой 6, соединенный пружиной 7 с иглой 2, клапан постоянного перепада давления 8 на дозирующем сечении 9 иглы 2, пневмогидропреобразователь 10 с каналом 11 подвода воздуха от компрессора, гидравлическую проточную камеру с двумя последовательно установленными дросселями 12 и 13 и междроссельной камерой 14, соединенной с полостью 5, канал питания 15 сервопоршня 3, соединенный через дроссель 16 с управляющей кромкой 6 клапана 4 и через дроссели 16 и 17 с управляющей полостью 18 сервопоршня 3.The system comprises a fuel pump 1 and a dispenser made in the form of a metering needle 2 with a servo piston 3, a control valve for comparing 4 with a cavity 5 and a control edge 6, connected by a spring 7 to a needle 2, a constant differential pressure valve 8 at a metering section 9 of a needle 2, a pneumatic transducer 10 with a channel 11 for supplying air from the compressor, a hydraulic flow chamber with two successive throttles 12 and 13 and an inter-throttle chamber 14 connected to the cavity 5, the power channel 15 of the servo piston 3 connected through the throttle 16 s the control edge 6 of the valve 4 and through the chokes 16 and 17 with the control cavity 18 of the servo piston 3.

Пневмогидропреобразователь 10 выполнен в виде рычага 19 с осью 20 и уплотнением 21 и соединенных с рычагом 19 вакуумированного сильфона 22 и клапана 23.Pneumohydroconverter 10 is made in the form of a lever 19 with an axis 20 and a seal 21 and connected to a lever 19 of a vacuum bellows 22 and a valve 23.

Дроссель 13 переменного сечения образован отсечной кромкой подвижного золотника 24, который связан с задатчиком режимов двигателя.The throttle 13 of variable cross section is formed by the cutoff edge of the movable spool 24, which is connected with the engine mode dial.

Питание топливом управляющей полости 18 сервопоршня 3 осуществляется из канала 15 через золотник-селектор 25 с отсечными кромками 26 и 27 и штоком 28, подпружиненный клапан 29, дроссель 30 и полость 31.The fuel supply to the control cavity 18 of the servo piston 3 is carried out from the channel 15 through the spool selector 25 with shutoff edges 26 and 27 and the stem 28, a spring-loaded valve 29, a throttle 30 and a cavity 31.

Слив топлива из полости 18 производится через седло 32 клапана 33, управляемого электрогидропреобразователем 34, связанным с электронным регулятором (на чертеже не показан).Fuel is drained from the cavity 18 through the seat 32 of the valve 33, controlled by an electrohydroconverter 34 connected to an electronic regulator (not shown in the drawing).

Для переключения селектора 25 служит электромагнитный клапан 35, управляющий сливом топлива из полости под селектором 25 после дросселя 36.To switch the selector 25 is an electromagnetic valve 35, which controls the drain of fuel from the cavity under the selector 25 after the throttle 36.

Выходной канал 37 отдозированного топлива соединен с полостью после дозирующего сечения 9 дозирующей иглы 2, на которой установлен электрический датчик положения 38, связанный с электронным регулятором.The output channel 37 of the metered fuel is connected to the cavity after the metering section 9 of the metering needle 2, on which an electric position sensor 38 is connected, connected with an electronic controller.

Работает система следующим образом. При работе электронного регулятора электромагнитный клапан 35 закрывает слив топлива за дросселем 36, повышая тем самым давление под золотником-селектором 25, который перемещается вверх и соединяет канал 15 через отсечную кромку 27 с дросселем 30, клапаном 29 и седлом 32 клапана 33. Клапан 29 под действием штока 28 открывается, и полость за дросселем 30 соединяется с управляющей полостью 18 сервопоршня 3. Скорость перемещения дозирующей иглы 2 с поршнем 3 определяется величиной подъема над седлом 32 клапана 33 электропреобразователя 34, соединенного с электронным регулятором, получающим электрический сигнал о расходе топлива в двигатель от электрического датчика положения 38 дозирующей иглы 2.The system works as follows. When the electronic controller is operating, the solenoid valve 35 closes the fuel drain behind the throttle 36, thereby increasing the pressure under the slide valve 25, which moves up and connects the channel 15 through the cutoff edge 27 with the throttle 30, valve 29 and valve seat 32 of the valve 33. The valve 29 under the action of the rod 28 opens, and the cavity behind the throttle 30 is connected to the control cavity 18 of the servo piston 3. The speed of movement of the metering needle 2 with the piston 3 is determined by the amount of lift above the seat 32 of the valve 33 of the electric transducer 34 connected to the electric throne controller receiving an electric signal to the engine fuel consumption from an electrical position sensor 38 of the metering needle 2.

При отказе электронного регулятора электромагнитный клапан 35 обесточивается и открывает слив за дросселем 36. Давление под золотником-селектором 25 падает и он перемещается вниз, перекрывая отсечной кромкой 27 канал к дросселю 30 и соединяя через отсечную кромку 26 канал 15 с дросселем 16 и управляющей кромкой 6 клапана 4, а через дроссель 17 - с управляющей полостью 18 дозирующей иглы 2. Дозирующая игла 2 в этом случае перемещается пропорционально командному давлению в полости 5. Например, при повышении давления топлива в камере 14 и полости 5 за счет уменьшения сечения дросселя 13 золотник 4 поднимается вверх, что влечет за собой уменьшение слива топлива через кромку 6, увеличение расхода топлива через дроссель 17 в полость 18 и перемещение сервопоршня 3 с иглой 2 вниз на сжатие пружины 7.If the electronic controller fails, the solenoid valve 35 de-energizes and opens the drain behind the throttle 36. The pressure under the spool-selector 25 drops and it moves downward, blocking the channel to the throttle 30 by the cutoff edge 27 and connecting the channel 15 with the throttle 16 and the control edge 6 through the cutoff edge 26 valve 4, and through the throttle 17 - with the control cavity 18 of the metering needle 2. The metering needle 2 in this case moves in proportion to the command pressure in the cavity 5. For example, when the fuel pressure in the chamber 14 and cavity 5 increases due to a smaller section of the throttle 13, the spool 4 rises up, which entails a decrease in fuel drain through the edge 6, an increase in fuel consumption through the throttle 17 into the cavity 18 and the movement of the servo piston 3 with the needle 2 down to compress the spring 7.

Перемещение иглы 2 вниз будет происходить до тех пор, пока усилие пружины 7 не уравновесит усилие от давления топлива в полости 5, которое пропорционально расходу топлива за счет соответствующего профилирования дозирующего сечения 9 иглы 2. Дроссель 17 обеспечивает необходимую скорость перемещения иглы в обе стороны, обеспечивая темп изменения расхода топлива, безопасный для двигателя. Ход иглы 2 однозначно определяет расход топлива, т.к. на ее дозирующем сечении 9 поддерживается постоянный перепад клапаном 8.The downward movement of the needle 2 will take place until the force of the spring 7 balances the force against the fuel pressure in the cavity 5, which is proportional to the fuel consumption due to the corresponding profiling of the metering section 9 of the needle 2. The throttle 17 provides the necessary speed of movement of the needle in both directions, providing rate of change in fuel consumption, safe for the engine. The stroke of the needle 2 uniquely determines the fuel consumption, because at its metering section 9, a constant differential valve 8 is maintained.

В пневмогидропреобразователе 10 обеспечивается равенство моментов сил на рычаге 19 относительно оси 20 за счет того, что на рычаг 19 с одной стороны действует сила от давления на вакуумированный сильфон 22, а с другой - от командного давления под клапаном 23. Благодаря этой равновесной схеме давление за клапаном 23 пропорционально давлению воздуха от компрессора, подведенному через канал 11 к вакуумированному сильфону 22.In the pneumohydraulic transducer 10, the equal moments of forces on the lever 19 with respect to the axis 20 are ensured due to the fact that the lever 19 is affected by pressure from the pressure on the evacuated bellows 22 and, on the other hand, by the command pressure under valve 23. Thanks to this equilibrium circuit, the pressure valve 23 is proportional to the air pressure from the compressor, supplied through the channel 11 to the evacuated bellows 22.

Закон управления подачей топлива при отключении электронного регулятора выбран наиболее простой, не требующий применения регулятора частоты вращения и привода для него. Этот закон выражается через зависимость отношения расхода топлива к давлению воздуха в компрессоре от положения задатчика режима, т.е. G_T/P*₁=f(α_зад), где G_T - расход топлива; P*₁ - давление в компрессоре; α_зад - положение задатчика режимов.The law of fuel supply control when the electronic controller is turned off is the simplest one that does not require the use of a speed controller and a drive for it. This law is expressed through the dependence of the ratio of fuel consumption to air pressure in the compressor on the position of the mode dial, i.e. G _T / P * ₁ = f (α _ass ), where G _T - fuel consumption; P * ₁ - pressure in the compressor; α _ass - the position of the mode dial.

Выполнение этого закона обеспечивается тем, что выработанное на пневмогидропреобразователе 10 командное давление Р_к, пропорциональное давлению P*₁, проходя через дроссели 12 и 13, редуцируется, и междроссельная камера 14 соединяется с полостью 5 клапана 4, управляющего дозирующей иглой 2.The fulfillment of this law is ensured by the fact that the command pressure P _k generated on the pneumatic transducer 10, proportional to the pressure P * ₁ , passes through the restrictors 12 and 13, and the inter-throttle chamber 14 is connected to the cavity 5 of the valve 4 controlling the metering needle 2.

Изменение редукции давления Р_к происходит за счет изменения проходного сечения дросселя 13 на золотнике 24, который управляется от α_зад, что приводит к изменению давления в камере 14 и полости 5, перемещению иглы 2 и изменению расхода топлива в двигатель по закону G_T/P*₁=f(α_зад). Перемещение золотника 24 может быть как пропорциональным α_зад, так и релейным.The change in pressure reduction P _k occurs due to a change in the bore of the throttle 13 on the spool 24, which is controlled from α _back , which leads to a change in pressure in the chamber 14 and cavity 5, the movement of the needle 2 and a change in fuel consumption in the engine according to the law G _T / P * ₁ = f (α _ass ). The movement of the spool 24 can be both proportional to α _ass and relay.

Таким образом, за счет непосредственного соединения дросселя 13 с задатчиком режимов двигателя обеспечивается регулирование подачи топлива в двигатель по простому закону с помощью достаточно простой системы регулирования.Thus, due to the direct connection of the throttle 13 with the engine mode adjuster, the fuel supply to the engine is regulated according to a simple law using a fairly simple control system.

Claims

A system for regulating the supply of fuel to a gas turbine engine, comprising a pump, a fuel metering device and an electrohydraulic converter connected to an electronic regulator and a metering device, a control comparison valve connected by a spring to the metering device, a pneumohydraulic converter connected to a hydraulic flow chamber containing throttles with an inter-throttle chamber connected to the control valve comparison, characterized in that one of the throttles is connected directly to the engine mode dial, and pneumohydroconvert s is connected to the air supply duct of the compressor.