RU2316663C1 - Method of metering out of fuel at starting of gas-turbine engine - Google Patents

Method of metering out of fuel at starting of gas-turbine engine Download PDF

Info

Publication number
RU2316663C1
RU2316663C1 RU2006120906/06A RU2006120906A RU2316663C1 RU 2316663 C1 RU2316663 C1 RU 2316663C1 RU 2006120906/06 A RU2006120906/06 A RU 2006120906/06A RU 2006120906 A RU2006120906 A RU 2006120906A RU 2316663 C1 RU2316663 C1 RU 2316663C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
value
gas
dependence
threshold
Prior art date
Application number
RU2006120906/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Германович Гольцов (RU)
Николай Германович Гольцов
Валерий Георгиевич Ипполитов (RU)
Валерий Георгиевич Ипполитов
Сергей Иванович Тихонов (RU)
Сергей Иванович Тихонов
Игорь Анатольевич Коротаев (RU)
Игорь Анатольевич Коротаев
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Авиадвигатель"
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 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" filed Critical Открытое акционерное общество "Авиадвигатель"
Priority to RU2006120906/06A priority Critical patent/RU2316663C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2316663C1 publication Critical patent/RU2316663C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: mechanical engineering; gas-turbine engines.
SUBSTANCE: invention relates to automatic control of fuel delivery at starting of gas-turbine engines. In proposed method of metering out of fuel at starting of gas-turbine engine including measuring speed nhp of gas-turbine rotor, determining value of acceleration
Figure 00000004
metering out fuel to maintain value
Figure 00000005
corresponding to preset dependence
Figure 00000006
according to invention, air temperature Tin at engine input and temperature Tpr of fuel combustion products are measured additionally, and threshold value
Figure 00000007
is formed to dependence
Figure 00000008
Tpr is compared with
Figure 00000007
and at
Figure 00000009
metering out of fuel is changed to reduce value
Figure 00000010
to
Figure 00000011
where
Figure 00000012
is correction coefficient determined by dependence
Figure 00000013
and at
Figure 00000014
value
Figure 00000015
is restored according to preset dependence
Figure 00000016
.
EFFECT: improved reliability of starting of gas turbine engine by reduction of temperature of gas-turbine engine fuel combustion products owing to optimization of fuel delivery into combustion chamber.
2 dwg

Description

Изобретение относится к области автоматического управления и регулирования подачи топлива на запусках газотурбинного двигателя.The invention relates to the field of automatic control and regulation of fuel supply at starts of a gas turbine engine.

Известен способ дозирования топлива в процессе разгона газотурбинного двигателя путем измерения давления воздуха за компрессором и частоты вращения ротора двигателя, формирования программы регулирования расхода топлива в соответствии с измеренными параметрами и перемещения дозирующего элемента пропорционально величине отклонения текущего расхода топлива от заданного по программе [Любомудров Ю.В. Применение теории подобия при проектировании систем управления газотурбинных двигателей. М., Машиностроение, 1971, с.96].A known method of dispensing fuel in the process of accelerating a gas turbine engine by measuring the air pressure behind the compressor and the rotational speed of the engine rotor, forming a fuel consumption control program in accordance with the measured parameters and moving the metering element in proportion to the deviation of the current fuel consumption from the set program [Lyubomudrov Yu.V. . Application of the theory of similarity in the design of control systems for gas turbine engines. M., Mechanical Engineering, 1971, p.96].

Известный способ не обеспечивает приемлемую точность поддержания времени разгона. Кроме того, для двигателя с докритическим перепадом в реактивном сопле линия рабочих режимов в координатах программы разгона смещается в зависимости от высоты и скорости полета, что приводит к изменению дозируемых избытков топлива, поэтому в различных условиях эксплуатации возможны как «зависание» двигателя, так и перегрев, что снижает надежность двигателя.The known method does not provide acceptable accuracy of maintaining acceleration time. In addition, for an engine with a subcritical drop in the jet nozzle, the line of operating modes in the coordinates of the acceleration program shifts depending on the altitude and speed of flight, which leads to a change in the dosed excess fuel, therefore, in various operating conditions, the engine may freeze and overheat , which reduces engine reliability.

Наиболее близким к заявляемому является способ дозирования топлива на запуске, включающий измерение частоты вращения ротора газогенератора nВД, определение величины ускорения

Figure 00000017
, регулирование частоты вращения ротора газогенератора в соответствии с зависимостью
Figure 00000018
и ограничение расхода топлива в соответствии с зависимостью GT огр=f(nВД, ТВХ). При достижении температурой продуктов сгорания предельного значения Тпрзащит производится кратковременная отсечка топлива, включение агрегата зажигания, изменение зависимости
Figure 00000019
в сторону снижения на 50% и изменение зависимости GT огр=f(nВД, ТВХ) в сторону снижения на 10% и дальнейшее осуществление запуска с измененной зависимостью регулирования. При повторном превышении температурой продуктов сгорания порогового значения Tпр защ производится прекращение запуска [Устройство и эксплуатация силовых установок самолетов ИЛ-96-300,ТУ-204, ИЛ-114, Москва, 1993,стр.25].Closest to the claimed is a method of dispensing fuel at the start, including measuring the rotational speed of the rotor of the gas generator n VD , determining the magnitude of the acceleration
Figure 00000017
, regulation of the rotor speed of the gas generator in accordance with the dependence
Figure 00000018
and limiting fuel consumption in accordance with the dependence G T ogre = f (n VD , T VX ). When the temperature of the combustion products reaches the limit value Tpr protection , a short-term fuel cut-off is performed, the ignition unit is turned on, the dependence changes
Figure 00000019
downward by 50% and a change in the dependence G T ogr = f (n VD , T VX ) in the direction of decrease by 10% and further launch with a changed regulation dependence. Repeated temperature exceeding the combustion products threshold T ave Prot made termination trigger [Structure and operation of power plants IL-96-300, TU-204, IL-114, Moscow, 1993, p.25].

Данный способ не учитывает температуру продуктов сгорания до достижения предельного значения Тпр защ. Выполнение кратковременной отсечки топлива при Тпр=Тпр защ дает положительный эффект только в случае помпажных явлений в компрессоре. Для случая, когда причиной высокой температуры продуктов сгорания на запуске является снижение КПД узлов вследствие износа или загрязнения, а также температурное состояние двигателя, кратковременная отсечка топлива не приводит к снижению температуры. Используемое в прототипе изменение зависимостей =f(nВД) и GT огр=f(nВД, ТВХ) в процессе всего запуска приводит к неоправданно затянутому времени запуска и «зависаниям» газотурбинного двигателя после отключения стартера.This method does not consider the temperature of the combustion products before reaching the limit value ave T Prot. Perform transient fuel cutoff when T ave = T ave increases a positive effect only in the case of surge phenomena in the compressor. For the case when the cause of the high temperature of the combustion products at the start is a decrease in the efficiency of the units due to wear or pollution, as well as the temperature state of the engine, short-term fuel cut-off does not lead to a decrease in temperature. Used in the prototype, the change in the dependences = f (n VD ) and G T ogre = f (n VD , T VX ) during the entire start-up leads to an unreasonably prolonged start-up time and “freezes” of the gas turbine engine after the starter is turned off.

Недостатком известного способа является снижение надежности запуска двигателя в результате повышения температуры продуктов сгорания топлива на запуске при снижении к.п.д. узлов вследствие износа или загрязнения.The disadvantage of this method is to reduce the reliability of engine start-up as a result of an increase in the temperature of the products of fuel combustion at the start with a decrease in efficiency knots due to wear or contamination.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении надежности запуска газотурбинного двигателя путем снижения температуры продуктов сгорания топлива за счет оптимизации подачи топлива в камеру сгорания.The technical problem solved by the invention is to increase the reliability of starting a gas turbine engine by lowering the temperature of the fuel combustion products by optimizing the supply of fuel to the combustion chamber.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе дозирования топлива на запуске газотурбинного двигателя, включающем измерение частоты вращения ротора газогенератора nВД, определение величины ускорения

Figure 00000020
дозирование топлива для поддержания величины
Figure 00000021
соответствующей заданной зависимости
Figure 00000022
согласно изобретению дополнительно измеряют температуру воздуха ТВХ на входе в двигатель и температуру Тпр продуктов сгорания топлива, формируют пороговое значение Tпр порог по зависимости Тпр порог=f(Твх), сравнивают Тпр с Tпр порог и при Тпр>Тпр порог изменяют дозирование топлива для снижения величины
Figure 00000023
до значения
Figure 00000024
кор=
Figure 00000025
×Ккор, где Ккор - коэффициент коррекции, определяемый зависимостью Ккор=f(Tпр), a при Тпр<Tпр порог восстанавливают величину
Figure 00000026
в соответствии с заданной зависимостью
Figure 00000027
=f(nвд).The essence of the invention lies in the fact that in the method of dispensing fuel at the start of a gas turbine engine, including measuring the rotational speed of the rotor of the gas generator n VD , determining the magnitude of the acceleration
Figure 00000020
fuel metering to maintain value
Figure 00000021
corresponding given dependence
Figure 00000022
according to the invention additionally measured air temperature T in the inlet to the engine and the temperature T ave combustion products formed threshold value T ave threshold function T ave threshold = f (T in), compared to T ave with T pr threshold and when T ave> T pr threshold change the dosage of fuel to reduce the value
Figure 00000023
to the value
Figure 00000024
core =
Figure 00000025
× K cor , where K cor is the correction coefficient determined by the dependence of K cor = f (T CR ), and at T CR <T CR the threshold is restored
Figure 00000026
according to the given dependence
Figure 00000027
= f (n vd ).

Предлагаемый способ корректирует дозируемый избыток топлива на запуске по температуре продуктов сгорания топлива, снижая ускорение

Figure 00000027
только при высокой температуре Тпр, позволяя снизить максимальную температуру продуктов сгорания на запуске двигателя и выполнить запуск за минимально возможное время.The proposed method corrects the dosed excess fuel at startup by the temperature of the combustion products of the fuel, reducing acceleration
Figure 00000027
only at high temperature T ol , allowing to reduce the maximum temperature of the products of combustion at the start of the engine and start up in the shortest possible time.

На фиг.1 представлена зависимость Ккор от величины температуры продуктов сгорания Тпр для газотурбинных установок на базе двигателя ПС90А.Figure 1 shows the dependence of K on the magnitude of the armature temperature T ave combustion products for gas turbines based PS90A engine.

Величина порогового значения Тпр порог определяет зону повышенной температуры продуктов сгорания, запуск в которой производится с коррекцией ускорения

Figure 00000027
ротора газогенератора на заданный коэффициент Ккор:The value of the threshold value T CR threshold determines the zone of increased temperature of the combustion products, the start of which is performed with acceleration correction
Figure 00000027
the rotor of the gas generator at a given coefficient K cor :

Тпр порог=Тпр защ-ΔТ, Threshold T ave = T pr -ΔT Prot,

где Тпр защ=f(Tвх) - предельное значение температуры продуктов сгорания для защиты двигателя от перегрева на запуске, зависящее от внешних условий, превышение которой приводит к прекращению запуска;where T pr protection = f (T I ) - the limit value of the temperature of the combustion products to protect the engine from overheating at startup, depending on external conditions, the excess of which leads to the termination of startup;

Твх - температура воздуха на входе в двигатель;T I - the air temperature at the inlet to the engine;

ΔT - постоянная величина, зависящая от типа двигателя («уставка»).ΔT is a constant value depending on the type of engine ("setpoint").

Зависимость коэффициента коррекции Ккор величины

Figure 00000028
от текущей температуры продуктов сгорания при превышении Тпр порог определяется параметрами двигателя.The dependence of the correction coefficient K core value
Figure 00000028
from the current temperature of the combustion products in excess of T CR the threshold is determined by the engine parameters.

Структурная схема осуществления предлагаемого способа для газотурбинных установок на базе ПС90А представлена на фиг.2.The structural diagram of the implementation of the proposed method for gas turbine plants based on PS90A is presented in figure 2.

Блок 1 - блок формирования задания на изменение величины

Figure 00000029
в зависимости от nвд [
Figure 00000030
=f(nвд)].Block 1 - block forming the task to change the value
Figure 00000029
depending on n vd [
Figure 00000030
= f (n vd )].

Блок 2 - логический блок, осуществляющий сравнение текущей температуры продуктов сгорания с пороговой величиной Тпр порог. Величина Тпр порог определяет зону повышенной температуры продуктов сгорания при запуске газотурбинного двигателя, в которой требуется коррекция величины

Figure 00000027
ротора генератора на коэффициент коррекции Ккор. Блок формирует величину Kкор=f(Тпр) для текущей температуры Твх и заданного значения «уставки» ΔT.Block 2 is a logical block that compares the current temperature of the combustion products with a threshold value T pr threshold . The value of T CR threshold determines the zone of elevated temperature of the combustion products when starting a gas turbine engine, in which a correction is required
Figure 00000027
the rotor of the generator to the correction coefficient K cor . The unit generates the value K cor = f (T CR ) for the current temperature T I and the set value of the "setting" ΔT.

Блок 3 - арифметический, выполняет коррекцию задания величины

Figure 00000031
с учетом Ккор:
Figure 00000032
кор=
Figure 00000033
×Ккор.Block 3 - arithmetic, performs the correction of the value
Figure 00000031
subject to K cor :
Figure 00000032
core =
Figure 00000033
× To box

Блок 4 - блок, формирующий задание на дозатор топлива с учетом выходного сигнала с блока 3, обеспечивая расход топлива, необходимый для поддержания скорректированной величины

Figure 00000034
кор.Block 4 - a block that forms a task for a fuel dispenser taking into account the output signal from block 3, providing fuel consumption necessary to maintain the adjusted value
Figure 00000034
box

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

При запуске двигателя газотурбинной установки на базе двигателя ПС90А блок 1, на вход которого поступает сигнал о величине текущей частоты вращения ротора газогенератора nвд, формирует задание на величину

Figure 00000035
и подает выходной сигнал I1 на первый вход блока 3. На входы блока 2 поступает информация о величинах температуры воздуха на входе в двигатель Твх, температуры продуктов сгорания Тпр и «уставки» ΔT.When starting the engine of a gas turbine installation on the basis of the PS90A engine, unit 1, the input of which receives a signal about the value of the current rotational speed of the gas generator rotor n vd , generates a task for the value
Figure 00000035
and delivers the output signal I 1 to the first input of block 3. The inputs of block 2 receive information about the values of the air temperature at the engine inlet T in , temperature of the combustion products T pr and the устав T устав setpoint.

При Тпр>Тпр порог блок 2 формирует сигнал I2<1, пропорциональныйWhen T CR > T CR threshold block 2 generates a signal I 2 <1, proportional

коэффициенту коррекции Ккор, поступающий на вход блока 3. Изменение Ккор соответствует диапазону 0,4-1,0 (фиг.1).the correction coefficient K cor coming to the input of block 3. The change in K cor corresponds to the range of 0.4-1.0 (figure 1).

При Тпр≤Tпр порог на вход блока 3 поступает сигнал I2=1 о величине Kкор=1.At T ≤T pr pr threshold on unit 3 receives input signal I 2 = 1 the value of K = 1 the armature.

Блок 3 выполняет коррекцию задания

Figure 00000036
и формирует выходной сигнал I3, поступающий на вход блока 4, который задает режим работы дозатору топлива, обеспечивая расход топлива, необходимый для поддержания скорректированной величины
Figure 00000037
кор. При этом уменьшаются дозируемые избытки топлива, что в конечном счете снижает максимальную температуру продуктов сгорания Тпр. При Тпр≤Tпр порог происходит восстановление величины
Figure 00000027
в соответствии с заданной зависимостью
Figure 00000038
=f(nвд).Block 3 performs job correction
Figure 00000036
and generates an output signal I 3 supplied to the input of block 4, which sets the mode of operation of the fuel dispenser, providing fuel consumption necessary to maintain the adjusted value
Figure 00000037
box This reduces the dosed excess fuel, which ultimately reduces the maximum temperature of the combustion products T pr When T pr ≤T pr threshold , the value is restored
Figure 00000027
according to the given dependence
Figure 00000038
= f (n vd ).

Claims (1)

Способ дозирования топлива на запуске газотурбинного двигателя, включающий измерение частоты вращения ротора газогенератора nвд, определение величины ускорения
Figure 00000039
дозирование топлива для поддержания величины
Figure 00000040
соответствующей заданной зависимости
Figure 00000041
отличающийся тем, что дополнительно измеряют температуру воздуха Твх на входе в двигатель и температуру Тпр продуктов сгорания топлива, формируют пороговое значение Тпр порог по зависимости Тпр порог=f(Твх), сравнивают Тпр с Тпр порог, и при Тпр>Тпр порог изменяют дозирование топлива для снижения величины
Figure 00000042
до значения
Figure 00000043
кор=
Figure 00000044
·Ккор, где Ккор - коэффициент коррекции, определяемый зависимостью Ккор=f(Тпр), а при Тпр<Тпр порог восстанавливают величину
Figure 00000045
в соответствии с заданной зависимостью
Figure 00000046
=f(nвд).A method of dispensing fuel at the start of a gas turbine engine, including measuring the rotational speed of the rotor of the gas generator n vd , determining the magnitude of the acceleration
Figure 00000039
fuel metering to maintain value
Figure 00000040
corresponding given dependence
Figure 00000041
characterized in that it additionally measures the air temperature T I at the inlet of the engine and the temperature T pr of the fuel combustion products, form a threshold value T pr threshold according to T pr threshold = f (T I ), compare T pr with T pr threshold , and when T CR > T CR threshold change the dosage of fuel to reduce the value
Figure 00000042
to the value
Figure 00000043
core =
Figure 00000044
· To Kor , where K Kor is the correction coefficient determined by the dependence K Kor = f (T CR ), and when T CR <T CR threshold restore the value
Figure 00000045
according to the given dependence
Figure 00000046
= f (n vd ).
RU2006120906/06A 2006-06-13 2006-06-13 Method of metering out of fuel at starting of gas-turbine engine RU2316663C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006120906/06A RU2316663C1 (en) 2006-06-13 2006-06-13 Method of metering out of fuel at starting of gas-turbine engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006120906/06A RU2316663C1 (en) 2006-06-13 2006-06-13 Method of metering out of fuel at starting of gas-turbine engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2316663C1 true RU2316663C1 (en) 2008-02-10

Family

ID=39266281

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006120906/06A RU2316663C1 (en) 2006-06-13 2006-06-13 Method of metering out of fuel at starting of gas-turbine engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2316663C1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2444717C2 (en) * 2009-03-05 2012-03-10 Открытое акционерное общество "СТАР" Method of monitoring gas turbine unit health
RU2451921C1 (en) * 2010-10-07 2012-05-27 Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственная Фирма "Газ-Система-Сервис" Method of technical control of gas-turbine installation
RU2491437C2 (en) * 2011-09-20 2013-08-27 Открытое акционерное общество "СТАР" Method of starting gas turbine engine
RU2577426C2 (en) * 2010-07-07 2016-03-20 Снекма Ignition procedure for gas turbine engine combustion chamber
RU2626181C1 (en) * 2016-02-18 2017-07-24 Публичное акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" Method of controlling fuel feed in gas turbine engine combustion chamber
CN110886656A (en) * 2018-09-11 2020-03-17 普拉特 - 惠特尼加拿大公司 Method and system for setting acceleration schedule for engine start
RU2772674C1 (en) * 2021-06-11 2022-05-24 Акционерное общество "Научно Производственное Предприятие "Аэросила" Method for controlling the start of an auxiliary gas turbine engine at high flight altitudes

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Устройство и эксплуатация силовых установок самолетов ИЛ-96, ТУ-204, ИЛ-114./Под ред. д.т.н. проф. Б.А.СОЛОВЬЕВА. - М.: Транспорт, 1993, с.25. *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2444717C2 (en) * 2009-03-05 2012-03-10 Открытое акционерное общество "СТАР" Method of monitoring gas turbine unit health
RU2577426C2 (en) * 2010-07-07 2016-03-20 Снекма Ignition procedure for gas turbine engine combustion chamber
RU2451921C1 (en) * 2010-10-07 2012-05-27 Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственная Фирма "Газ-Система-Сервис" Method of technical control of gas-turbine installation
RU2491437C2 (en) * 2011-09-20 2013-08-27 Открытое акционерное общество "СТАР" Method of starting gas turbine engine
RU2626181C1 (en) * 2016-02-18 2017-07-24 Публичное акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" Method of controlling fuel feed in gas turbine engine combustion chamber
CN110886656A (en) * 2018-09-11 2020-03-17 普拉特 - 惠特尼加拿大公司 Method and system for setting acceleration schedule for engine start
RU2772674C1 (en) * 2021-06-11 2022-05-24 Акционерное общество "Научно Производственное Предприятие "Аэросила" Method for controlling the start of an auxiliary gas turbine engine at high flight altitudes
RU2817059C1 (en) * 2023-09-20 2024-04-09 Акционерное общество "ОДК-Авиадвигатель" Method of controlling fuel dosing at ignition of combustion chamber of gas turbine engines

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4118811B2 (en) Gas turbine engine starting method
RU2646521C2 (en) Method and system of starting a gas turbine engine of an aircraft
RU2316663C1 (en) Method of metering out of fuel at starting of gas-turbine engine
EP3650676B1 (en) Fuel flow control system and method for engine start
US8915088B2 (en) Fuel control method for starting a gas turbine engine
JP6633960B2 (en) Ignition detection device for aircraft gas turbine engine
JP2006002766A (en) System and method of controlling air flow in gas turbine
US10094292B2 (en) Method of acceleration control during APU starting
RU2337250C2 (en) Method of controlling gas turbine engine in acceleration and throttling dynamic conditions
JP2010144732A (en) Control system for ground simple cycle pdc hybrid engine for power generation
JP2011043136A (en) Fuel control device at starting of gas turbine engine
JP2011074791A (en) Gas turbine engine for aeroplane
EP3199784B1 (en) Fuel flow control
EP1462634A2 (en) Acceleration control in multispool gas turbine engine
EP2846024A1 (en) Method for controlling a gas turbine group
EP4141238A1 (en) System and method for controlling fuel flow to an aircraft engine during start
CN113544373A (en) Method for regulating the exhaust gas temperature of a turbomachine
US10408135B2 (en) Method for operating a gas turbine below the nominal power thereof
RU2394165C1 (en) Method of fuel feed control on starting gas turbine engine
RU2476703C1 (en) Method controlling fuel feed in gas turbine engine combustion chamber in acceleration mode
RU2802908C2 (en) Method for controlling exhaust gas temperature of gas turbine engine
RU2316664C1 (en) Method to control metering out of fuel at starting of gas-turbine engine
RU2634506C1 (en) Control method of aircraft jet turbine engine
RU2310100C2 (en) Method to protect gas-turbine engine from unstable operation of compressor
RU2798129C1 (en) Method for protecting gas turbine engine from surge

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PD4A Correction of name of patent owner
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20191203

Effective date: 20191203