RU2379534C2 - Method to control gas turbine engine - Google Patents

Method to control gas turbine engine Download PDF

Info

Publication number
RU2379534C2
RU2379534C2 RU2008103208/06A RU2008103208A RU2379534C2 RU 2379534 C2 RU2379534 C2 RU 2379534C2 RU 2008103208/06 A RU2008103208/06 A RU 2008103208/06A RU 2008103208 A RU2008103208 A RU 2008103208A RU 2379534 C2 RU2379534 C2 RU 2379534C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
engine
measured
compressor
mismatch
blades
Prior art date
Application number
RU2008103208/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008103208A (en
Inventor
Юрий Петрович Дудкин (RU)
Юрий Петрович Дудкин
Виктор Александрович Гладких (RU)
Виктор Александрович Гладких
Геннадий Викторович Фомин (RU)
Геннадий Викторович Фомин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "СТАР"
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 "СТАР" filed Critical Открытое акционерное общество "СТАР"
Priority to RU2008103208/06A priority Critical patent/RU2379534C2/en
Publication of RU2008103208A publication Critical patent/RU2008103208A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2379534C2 publication Critical patent/RU2379534C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: proposed invention can be used in electronic-hydromechanical automatic control systems (ACS) of gas turbine engines (GTE). It consists in controlling mismatch between preset and measured values of the position of guide vanes. If said mismatch exceed preset value selected proceeding from engine test for compressor gasdynamic stability, fuel consumption rate is limited.
EFFECT: higher quality of ACS operation and GTE reliability, as well as safety of aircraft.
1 dwg

Description

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронно-гидромеханических системах (САУ) автоматического управления газотурбинными двигателями (ГТД).The invention relates to the field of aircraft engine manufacturing and can be used in electronic hydromechanical systems (ACS) for automatic control of gas turbine engines (GTE).

Известен способ управления ГТД, заключающийся в том, что по измеренному положению рычага управления двигателем (РУД) управляют расходом топлива в камеру сгорания (КС), по измеренной частоте вращения ротора двигателя управляют клапанами перепуска воздуха из-за компрессора, [1].There is a known method of controlling a gas turbine engine, which consists in the fact that according to the measured position of the engine control lever (ORE), the fuel consumption in the combustion chamber (KS) is controlled, and the air bypass valves are controlled by the compressor according to the measured rotor speed of the engine, [1].

Недостатком известного способа является его низкая эффективность с точки зрения обеспечения требуемых запасов газодинамической устойчивости (ГДУ) компрессора и, как следствие, невозможность использования для управления современными ГТД, а именно турбореактивными двигателями с высокой степенью двухконтурности (ТРДД), такими, например, как двигатели семейства ПС-90А.The disadvantage of this method is its low efficiency in terms of providing the required reserves of gas-dynamic stability (GDU) of the compressor and, as a result, the inability to use modern gas-turbine engines, namely turbojet engines with a high bypass ratio (TRD), such as, for example, the family of engines PS-90A.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является способ управления ГТД, заключающийся в том, что по измеренному положению рычага управления двигателем (РУД), измеренной частоте вращения ротора двигателя, измеренной температуре газов за турбиной двигателя, измеренному давлению воздуха за компрессором двигателя формируют управляющее воздействие на расход топлива в КС, по измеренной частоте вращения ротора двигателя и температуре воздуха на входе в двигатель формируют значение приведенной частоты вращения ротора двигателя,Closest to this invention in technical essence is a gas turbine engine control method, which consists in the fact that a control action is formed from the measured position of the engine control lever (ORE), the measured rotational speed of the engine rotor, the measured temperature of the gases behind the engine turbine, and the measured air pressure behind the engine compressor the fuel consumption in the COP, the measured frequency of rotation of the rotor of the engine and the air temperature at the inlet of the engine form the value of the reduced frequency of rotation of the rotor engine

формируют заданное положение лопаток направляющего аппарата (НА) компрессора двигателя, сравнивают его с измеренным положением лопаток НА, по величине рассогласования между заданным и измеренным значениями формируют управляющее воздействие на привод лопаток НА, [2].form a predetermined position of the blades of the guide vane (HA) of the engine compressor, compare it with the measured position of the blades of the HA, the magnitude of the mismatch between the set and measured values form the control action on the drive of the blades of the HA, [2].

Недостатком этого способа является следующее.The disadvantage of this method is the following.

При отказе элемента САУ, например, электрогидропреобразователя, формирующего гидравлическую команду на перекладку гидроцилиндров привода лопаток НА, нарушается соответствие между располагаемым расходом топлива в КС двигателя и требуемым расходом воздуха через газовоздушный тракт двигателя.In case of failure of an ACS element, for example, an electrohydroconverter, forming a hydraulic command for shifting the hydraulic cylinders of the drive blades of the HA, the correspondence between the available fuel consumption in the engine's CS and the required air flow through the engine’s gas-air duct is violated.

Это может привести к забросу параметров газогенератора (например, температуры газов перед турбиной) или к потере газодинамической устойчивости компрессора ГТД - помпажу.This can lead to the overthrow of the gas generator parameters (for example, the gas temperature in front of the turbine) or to the loss of gas-dynamic stability of the gas turbine compressor - surging.

Это, в свою очередь, приводит к снижению надежности работы ГТД и, как следствие, снижению безопасности полета летательного аппарата (ЛА).This, in turn, leads to a decrease in the reliability of the gas turbine engine and, as a consequence, to a decrease in the flight safety of the aircraft.

Целью изобретения является повышение качества работы САУ и, как следствие, повышение надежности ГТД и безопасности ЛА.The aim of the invention is to improve the quality of work of self-propelled guns and, as a result, increase the reliability of a gas turbine engine and the safety of an aircraft.

Поставленная цель достигается тем, что дополнительно контролируют величину рассогласования между заданным и измеренным значениями положения лопаток НА, если рассогласование превышает наперед заданную величину, определяемую по результатам испытаний двигателя на запас газодинамической устойчивости компрессора, ограничивают темп изменения расхода топлива.This goal is achieved by the fact that additionally control the amount of mismatch between the set and measured values of the position of the blades of the HA, if the mismatch exceeds the set value determined in advance by the results of engine tests for the gas-dynamic stability of the compressor, limit the rate of change in fuel consumption.

На фигуре представлена схема устройства, реализующая заявляемый способ.The figure shows a diagram of a device that implements the inventive method.

Устройство содержит последовательно соединенные блок 1 датчиков, задатчик 2 режимов работы двигателя, первый сумматор 3, первый электрогидропреобразователь 4, дозатор 5 топлива, второй вход сумматора 3 подключен к блоку 1, последовательно соединенные задатчик 6 положения НА, второй сумматор 7, второй электрогидропреобразователь 8, золотник 9 управления НА, задатчик 6 и второй вход сумматора 7 подключены к блоку 1, выход сумматора 7 подключен к задатчику 2.The device contains a series-connected sensor unit 1, a setter 2 of the engine operation mode, a first adder 3, a first electrohydraulic converter 4, a fuel meter 5, a second input of an adder 3 connected to a block 1, a series ON switch 6, a second adder 7, a second electro-converter 8, the control valve 9 of the ON, the switch 6 and the second input of the adder 7 are connected to the block 1, the output of the adder 7 is connected to the switch 2.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

По измеренным с помощью блока 1 положению рычага управления двигателем (РУД), частоте вращения ротора двигателя, температуре газов за турбиной двигателя, давлению воздуха за компрессором двигателя задатчик 2 формируют заданное положение дозатора 5, которое в сумматоре 3 сравнивается с фактическим положением, измеренным с помощью блока 1. По величине рассогласования, поступающей в электрогидропреобразователь 4, формируется управляющее воздействие на дозатор 5, с помощью которого изменяется расход топлива в КС.According to the position of the engine control lever (ORE), measured with the help of block 1, the rotor speed of the engine, the temperature of the gases behind the engine turbine, the air pressure behind the engine compressor, the setpoint 2 forms the set position of the dispenser 5, which in the adder 3 is compared with the actual position measured with unit 1. By the magnitude of the mismatch entering the electrohydroconverter 4, a control action is formed on the dispenser 5, with which the fuel consumption in the compressor station is changed.

По измеренным с помощью блока 1 температуре воздуха на входе в двигатель и частоте вращения ротора двигателя задатчик 6 формирует значение приведенной частоты вращения ротора двигателя и по ней формирует заданное положение НА для данного режима работы двигателя.According to the measured at the engine inlet air temperature and the engine rotor speed measured using the unit 1, the setter 6 generates the value of the reduced rotor speed of the engine and forms the desired ON position for this engine operation mode.

Заданное положение НА поступает в сумматор 7, где сравнивается с измеренным положением НА (из блока 1). По величине рассогласования между заданным и измеренным значениями НА электрогидропреобразователь 8 осуществляет управление НА с помощью золотника 9.The predetermined position of the HA enters the adder 7, where it is compared with the measured position of the HA (from block 1). According to the magnitude of the mismatch between the set and measured values of ON, the electrohydroconverter 8 controls the ON using the spool 9.

При исправных элементах контура управления НА (электрогидропреобразователя 8, золотника 9) фактическое положение НА отличается от заданного практически только на динамических режимах. Т.к. заданное положение НА определяется приведенной частотой вращения, которая изменяется плавно, то величина рассогласования между заданным и фактическим положением НА в динамически отлаженной системе не превышает 2-3% по частоте вращения. Однако в эксплуатации возникают ситуации, когда величина рассогласования в отдельные моменты может превышать эту величину (например, при «затираниях» гидроцилиндров привода НА, в момент резкого увеличения потребного расхода топлива, когда инерционность топливного насоса не позволяет мгновенно увеличить располагаемый расход и т.д.). При этом возникает дисбаланс между расходом воздуха через компрессор двигателя и расходом топлива в КС. Чтобы избежать этого величина рассогласования между заданным и фактическим положением НА с выхода сумматора 7 подается в задатчик 2 для контроля: при превышении наперед заданной величины, определяемой при сдаточных испытаниях двигателя, задатчик 2 начинает ограничивать темп изменения расхода топлива.With serviceable elements of the control circuit of the ON (electrohydroconverter 8, spool 9), the actual position of the ON differs from the set practically only in dynamic modes. Because Since the preset position of the ON is determined by the reduced speed of rotation, which changes smoothly, the size of the mismatch between the preset and actual position of the ON in a dynamically debugged system does not exceed 2-3% in terms of speed. However, in operation there are situations when the amount of mismatch at certain moments can exceed this value (for example, during “mashing” of the hydraulic cylinders of the HA drive, at the time of a sharp increase in the required fuel consumption, when the inertia of the fuel pump does not allow an instantaneous increase in the available flow rate, etc. ) This creates an imbalance between the air flow rate through the engine compressor and the fuel consumption in the compressor station. To avoid this, the amount of mismatch between the set and the actual position of the ON from the output of the adder 7 is supplied to the control unit 2 for monitoring: if the set value determined during the acceptance tests of the engine is exceeded in advance, the control unit 2 begins to limit the rate of change in fuel consumption.

Т.о. соблюдается баланс между расходом воздуха через компрессор двигателя и расходом топлива в КС. Это обеспечивает повышение качества работы САУ и, как следствие, повышение надежности ГТД и безопасности ЛА.T.O. a balance is maintained between the air flow through the engine compressor and the fuel consumption in the compressor station. This provides an increase in the quality of the ACS and, as a result, an increase in the reliability of the gas turbine engine and the safety of the aircraft.

ИСТОЧНИКИИ ИНФОРМАЦИИSOURCES OF INFORMATION

1. Черкасов Б.А. Автоматика и регулирование ВРД. М., Машиностроение, 1965.1. Cherkasov B.A. Automation and regulation of the WFD. M., Mechanical Engineering, 1965.

2. Шляхтенко С.М. Теория авиационных ВРД. М., Машиностроение, 1974.2. Shlyakhtenko S.M. Theory of aviation WFD. M., Mechanical Engineering, 1974.

Claims (1)

Способ управления газотурбинным двигателем, заключающийся в том, что по измеренному положению рычага управления двигателем (РУД), измеренной частоте вращения ротора двигателя, измеренной температуре газов за турбиной двигателя, измеренному давлению воздуха за компрессором двигателя формируют управляющее воздействие на расход топлива в КС, по измеренной частоте вращения ротора двигателя и температуре воздуха на входе в двигатель формируют значение приведенной частоты вращения ротора двигателя, формируют заданное положение лопаток направляющего аппарата (НА) компрессора двигателя, сравнивают его с измеренным положение лопаток НА, по величине рассогласования между заданным и измеренным значениями формируют управляющее воздействие на привод лопаток НА, отличающийся тем, что дополнительно контролируют величину рассогласования между заданным и измеренным значениями положения лопаток НА, если рассогласование превышает наперед заданную величину, определяемую по результатам испытаний двигателя на запас газодинамической устойчивости компрессора, ограничивают темп изменения расхода топлива. A method for controlling a gas turbine engine, namely, according to the measured position of the engine control lever (ORE), the measured rotational speed of the engine rotor, the measured temperature of the gases behind the engine turbine, the measured air pressure behind the engine compressor, a control effect on the fuel consumption in the compressor station is formed, according to the measured the rotor speed of the engine rotor and the air temperature at the inlet of the engine form the value of the reduced frequency of rotation of the engine rotor, form the specified position of the blades n the control unit (ON) of the engine compressor, compare it with the measured position of the blades of the HA, according to the size of the mismatch between the set and measured values, form a control action on the drive of the blades of the ON, characterized in that they additionally control the amount of mismatch between the set and measured values of the position of the blades of the HA, if the mismatch exceeds the predetermined value determined in advance by the results of the engine’s tests for the compressor’s gas-dynamic stability reserve, limit the pace and changes in fuel consumption.
RU2008103208/06A 2008-01-28 2008-01-28 Method to control gas turbine engine RU2379534C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008103208/06A RU2379534C2 (en) 2008-01-28 2008-01-28 Method to control gas turbine engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008103208/06A RU2379534C2 (en) 2008-01-28 2008-01-28 Method to control gas turbine engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008103208A RU2008103208A (en) 2009-08-10
RU2379534C2 true RU2379534C2 (en) 2010-01-20

Family

ID=41048953

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008103208/06A RU2379534C2 (en) 2008-01-28 2008-01-28 Method to control gas turbine engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2379534C2 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2454557C2 (en) * 2010-09-22 2012-06-27 Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственная Фирма "Газ-Система-Сервис" Method of control over gas turbine unit
RU2490492C1 (en) * 2012-02-07 2013-08-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") Control method of gas-turbine engine, and system for its implementation
RU2561963C2 (en) * 2010-08-30 2015-09-10 Снекма Method of detection of water or hail ingress into gas-turbine engine
RU2602705C1 (en) * 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 Method for managing main combustion chamber of gas turbine engine
RU2653262C2 (en) * 2016-01-25 2018-05-07 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Method of management of a gas turbine engine and system for its implementation
RU2730568C1 (en) * 2019-12-25 2020-08-24 Акционерное общество "ОДК-Климов" Control method of gas turbine engine
RU2795359C1 (en) * 2022-10-19 2023-05-03 Акционерное общество "ОДК-Авиадвигатель" Method for controlling inlet guide vane of a gas turbine engine compressor

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2561963C2 (en) * 2010-08-30 2015-09-10 Снекма Method of detection of water or hail ingress into gas-turbine engine
RU2454557C2 (en) * 2010-09-22 2012-06-27 Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственная Фирма "Газ-Система-Сервис" Method of control over gas turbine unit
RU2490492C1 (en) * 2012-02-07 2013-08-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") Control method of gas-turbine engine, and system for its implementation
RU2602705C1 (en) * 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 Method for managing main combustion chamber of gas turbine engine
RU2653262C2 (en) * 2016-01-25 2018-05-07 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Method of management of a gas turbine engine and system for its implementation
RU2730568C1 (en) * 2019-12-25 2020-08-24 Акционерное общество "ОДК-Климов" Control method of gas turbine engine
RU2795359C1 (en) * 2022-10-19 2023-05-03 Акционерное общество "ОДК-Авиадвигатель" Method for controlling inlet guide vane of a gas turbine engine compressor

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008103208A (en) 2009-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102317600B (en) Method and system for tuning a gas turbine and gas turbine including such a system
US7647778B2 (en) Engine arrangements and control
RU2379534C2 (en) Method to control gas turbine engine
US20200141314A1 (en) Gas turbine engine
EP1063402A2 (en) Method of operation of industrial gas turbine for optimal performance
RU2466287C1 (en) Control method of gas-turbine engine with afterburner, and system used for its implementation
EP3530929A1 (en) Gas turbine engine compressor management system
RU2387857C2 (en) Method control operation of aircraft gas turbine engine with afterburner
US7111464B2 (en) Acceleration control in multi spool gas turbine engine
JP6801968B2 (en) Gas turbine control device and control method, and gas turbine
US20170350323A1 (en) Fuel delivery system and method for a gas turbine engine
CA3089687C (en) Controller and method
RU2435973C1 (en) Method of fuel flow control at start of gas turbine engine
EP2900982A1 (en) Variable vane scheduling
RU2334890C2 (en) Gas turbine engine control device
RU2634997C2 (en) Gas-turbine engine with afterburner operation mode and its actualization system
RU2351787C2 (en) Method of controlling gas turbine engine
RU2308605C2 (en) Gas-turbine engine control method
US11078838B2 (en) Gas turbine engine compressor control method
RU122705U1 (en) FUEL SUPPLY SYSTEM FOR GAS-TURBINE ENGINE
RU2418962C2 (en) Gas turbine engine control method
RU2454557C2 (en) Method of control over gas turbine unit
RU2542631C1 (en) System to control dual-shaft gas turbine compressor stator position
RU2285816C2 (en) Gas-turbine engine control device
RU2348824C2 (en) Method for control of gas turbine engine

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner