RU2398124C2 - Устройство питания топливом газотурбинного двигателя с регулируемым расходом топлива - Google Patents

Устройство питания топливом газотурбинного двигателя с регулируемым расходом топлива Download PDF

Info

Publication number
RU2398124C2
RU2398124C2 RU2007146439A RU2007146439A RU2398124C2 RU 2398124 C2 RU2398124 C2 RU 2398124C2 RU 2007146439 A RU2007146439 A RU 2007146439A RU 2007146439 A RU2007146439 A RU 2007146439A RU 2398124 C2 RU2398124 C2 RU 2398124C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
valve
fuel
engine
fuel consumption
control
Prior art date
Application number
RU2007146439A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2007146439A (ru
Inventor
Жан-Мари БРОКАР (FR)
Жан-Мари Брокар
Режи ДЕЛЬДАЛЛЬ (FR)
Режи Дельдалль
Филипп ГАЛОЗИО (FR)
Филипп Галозио
Мишель МАРТИНИ (FR)
Мишель Мартини
Ален ВАРИЗА (FR)
Ален Вариза
Original Assignee
Испано Сюиза
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=35124543&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=RU2398124(C2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Испано Сюиза filed Critical Испано Сюиза
Publication of RU2007146439A publication Critical patent/RU2007146439A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2398124C2 publication Critical patent/RU2398124C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/26—Control of fuel supply
    • F02C9/28—Regulating systems responsive to plant or ambient parameters, e.g. temperature, pressure, rotor speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/26—Control of fuel supply
    • F02C9/263—Control of fuel supply by means of fuel metering valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/01—Purpose of the control system
    • F05D2270/02—Purpose of the control system to control rotational speed (n)
    • F05D2270/021—Purpose of the control system to control rotational speed (n) to prevent overspeed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/01—Purpose of the control system
    • F05D2270/09—Purpose of the control system to cope with emergencies
    • F05D2270/094—Purpose of the control system to cope with emergencies by using back-up controls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/304—Spool rotational speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/60—Control system actuates means
    • F05D2270/62—Electrical actuators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/0318—Processes
    • Y10T137/0324—With control of flow by a condition or characteristic of a fluid
    • Y10T137/0368—By speed of fluid

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Flow Control (AREA)

Abstract

Устройство питания топливом содержит канал питания топливом, принимающий топливо под нерегулируемым давлением, подаваемое насосом, устройство измерения расхода топлива в канале, первый управляемый клапан с изменяемым отверстием, установленный в канале питания, систему управления, связанную с устройством измерения расхода и с первым клапаном для управления этим клапаном с тем, чтобы подавать в двигатель требуемый расход топлива в нормальном режиме функционирования двигателя, второй управляемый клапан с изменяемым отверстием, установленный в канале питания последовательно с первым клапаном, и средства управления вторым клапаном, позволяющие выдавать в двигатель уменьшенный расход топлива, корректируемый в ответ на выявление чрезмерного превышения скорости вращения или чрезмерную тягу двигателя. Такое выполнение устройства позволит обеспечить регулирование расхода топлива после выявления чрезмерного превышения скорости вращения двигателя. 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Область техники
Настоящее изобретение относится к устройству питания топливом двигателя, в частности газотурбинного авиационного двигателя, с регулируемым расходом топлива.
Уровень техники
Известное устройство питания топливом газотурбинного двигателя обычно содержит объемный насос, приводимый в движение двигателем при помощи редуктора отбора мощности, предназначенного для приведения в движение вспомогательного оборудования и соединенного с валом двигателя. Объемный насос принимает топливо, поступающее из топливного контура самолета. Клапан дозирования с электрогидравлическим управлением устанавливается в канале питания, связывающем выходную часть объемного насоса с камерой сгорания двигателя. Контур возврата топлива с клапаном отведения, обеспечивающим управляемую и изменяемую степень открытия, подключен между выходом и входом упомянутого объемного насоса. Этот клапан отведения управляется гидравлически, чтобы поддерживать потерю напора через клапан дозирования на постоянном или практически постоянном уровне, позволяющем обеспечить подачу желаемого расхода топлива, соответствующего положению клапана дозирования. Предохранительный клапан чрезмерного повышения скорости (заброса оборотов) или чрезмерного повышения тяги двигателя может быть установлен в контуре топливного питания последовательно или параллельно с клапаном дозирования, чтобы управлять уменьшением расхода топлива в ответ на выявление чрезмерной скорости вращения или тяги, что может привести к повреждению клапана дозирования или системы его управления. Клапан прерывания обычно устанавливается последовательно с клапаном дозирования и предохранительным клапаном чрезмерного превышения скорости вращения, чтобы остановить двигатель путем прерывания его питания топливом при помощи непосредственного управления из кабины экипажа (см., например, ЕР 1 355 054 и US 2004/0117102).
В способе реализации, описанном в патентном документе ЕР 1355054, предохранительный клапан чрезмерного превышения скорости вращения или чрезмерного превышения тяги представляет собой клапан с двумя состояниями функционирования: функционирование с полным открытием в нормальном режиме и функционирование с предварительно определенным уменьшенным открытием в ответ на выявление чрезмерного превышения скорости вращения или чрезмерной тяги двигателя. Такое техническое решение обладает недостатком, который состоит в том, что после выявления чрезмерного превышения скорости вращения или чрезмерной тяги имеет место потеря тяги двигателя или принудительный уменьшенный объемный расход топлива, который может оказаться неприемлемым для двигателя в некоторых режимах функционирования.
В патентном документе ЕР 0 377 292 описано устройство питания газовой турбины. Здесь топливо (в данном случае сжимаемый газ) подается через компрессор, который обеспечивает регулирование расхода в нормальном режиме. Два клапана установлены последовательно в канале питания между газовым компрессором и инжекторами турбины. Эти клапаны находятся в положении полного открытия в нормальном режиме функционирования, чтобы исключить потери напора, и управляются определенным образом в переходном режиме (запуск турбины) или в случае резкого снятия нагрузки для того, чтобы регулировать соответствующим образом давление и уменьшенный расход.
В патентном документе US 4 280 323 раскрыто устройство питания газовой турбины с использованием предохранительного клапана чрезмерного повышения скорости вращения и регулирующего клапана, установленных последовательно. Давление топлива, подаваемого насосом, повышается для того, чтобы сохранить желаемое давление на уровне инжекторов турбины, несмотря на повышение вязкости холодного топлива (режим запуска). Это действие в данном случае является просто запрограммированным в соответствии с законом корреляции и без использования контура регулирования.
Краткое изложение сущности изобретения
Технической задачей настоящего изобретения является создание устройства питания топливом газотурбинного двигателя с усовершенствованным функционированием, содержащего
канал питания двигателя топливом,
насос, связанный с каналом питания и подающий в этот канал топливо под давлением, представляющим собой функцию режима работы двигателя,
устройство измерения расхода топлива в канале питания топливом,
первый управляемый клапан с изменяемым отверстием, установленный в канале питания топливом,
первый контур управления, связанный с устройством измерения расхода топлива и с первым клапаном для управления этим клапаном таким образом, чтобы подать в двигатель желаемый отрегулированный расход топлива в режиме нормального функционирования двигателя,
второй управляемый клапан с изменяемым отверстием, установленный в канале питания топливом последовательно с первым клапаном,
второй контур управления, связанный с вторым клапаном для управления уменьшением расхода топлива в канале питания в ответ на выявление чрезмерного превышения скорости вращения или чрезмерной тяги двигателя при сохранении способности регулирования расхода.
Таким образом, первый клапан обеспечивает регулирование расхода топлива в режиме нормального функционирования двигателя, а второй клапан, или предохранительный клапан чрезмерного превышения скорости вращения двигателя, может заменять первый клапан и позволяет продолжать обеспечивать регулирование расхода топлива после выявления чрезмерного превышения скорости вращения двигателя.
Устройство измерения расхода топлива может представлять собой массовый расходомер, при этом система управления содержит локальный контур обратной связи, принимающий заданную величину массового расхода топлива от системы автоматического регулирования двигателя.
В качестве варианта реализации устройство измерения расхода топлива может представлять собой объемный расходомер.
Также в качестве варианта реализации устройство измерения расхода топлива представляет собой устройство, которое позволяет обеспечить измерение расхода топлива на основе информации о падении давления и о величине проходного сечения через это устройство.
Предпочтительно в устройстве регулирования первый клапан представляет собой клапан с непосредственным управлением, управляемый электрически. При этом первый контур управления может иметь в своем составе по меньшей мере один силовой электромеханический привод, предназначенный для управления степенью открытия первого клапана, и контур обратной связи, принимающий сигнал, выдаваемый устройством измерения расхода топлива и являющийся репрезентативным для реального расхода топлива, принимающий сигнал заданного расхода, являющийся репрезентативным для желаемого расхода топлива, и выдающий сигнал управления силовым приводом в функции расхождения, выявленного между реальным и желаемым расходом топлива. Этот контур обратной связи может быть локально размещен в непосредственной близости от первого клапана и вне системы электронного регулирования двигателя, выдающей сигнал заданного расхода топлива. Механический силовой привод может быть предварительно позиционирован при запуске двигателя и клапан может содержать просвет, взаимодействующий с характеристикой давления, выдаваемой насосом при запуске двигателя, чтобы обеспечить отслеживание расхода топлива при запуске.
Второй клапан также может представлять собой клапан с непосредственным управлением, управляемый электрически при помощи по меньшей мере одного электромеханического силового привода.
Кроме того, может быть предусмотрено использование третьего клапана прерывания, установленного в канале питания топливом последовательно с первым и вторым клапанами.
Краткое описание чертежей
Предлагаемое изобретение будет лучше понято из приведенного ниже описания не являющихся ограничительными примеров его реализации со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 изображает схему устройства питания топливом, снабженного контуром регулирования, согласно изобретению;
фиг.2 и 3 - части схем, иллюстрирующих варианты реализации контура регулирования, показанного на фиг.1.
Подробное описание предпочтительных вариантов реализации изобретения
Контур 10 (фиг.1) питания топливом принимает топливо, поступающее из топливного контура 11 самолета, и обеспечивает подачу некоторого количества топлива в систему 12 впрыскивания топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя 14, установленного на самолете.
Контур 10 содержит центробежный топливный насос 100, представляющий собой главный насос этого контура. Насос 100 имеет входную часть 100а, связанную с топливным контуром 11, и выходную часть высокого давления 100b, обеспечивающую подачу топлива под давлением, которое представляет собой функцию скорости вращения этого насоса. Приведение в движение насоса осуществляется при помощи механической связи с модулем 16 приведения в движение вспомогательных агрегатов двигателя 14, соединенным с турбиной этого двигателя.
Вспомогательная насосная установка 110 содержит объемный насос 112, содержащий входную часть 112а, связанную с выходной частью центробежного насоса 100, электрический двигатель 114 приведения в движение насоса 112, управляемый при помощи электрического контура 115 управления, и предохранительный клапан 116 избыточного давления.
Насос 112 представляет собой, например, насос шестеренчатого типа. Фильтр 118 может быть установлен между выходной частью 100b насоса 100 и входной частью 112а насоса 112, чтобы обеспечить защиту насоса от проникновения твердых частиц, которые могут поступать вместе с потоком топлива, подаваемого из контура 11. При этом функционирование центробежного насоса 100 не нарушается такими частицами.
Электрический контур 115 управления связан с модулем 15 автоматического регулирования двигателя 14 (FADEC), для управления функционированием насоса 112. Этот контур управления 115 также может быть интегрирован в модуль 15 регулирования.
Предохранительный клапан 116 избыточного давления имеет первый вход 116а, связанный с выходной частью 112b насоса 112, второй вход 116b, связанный с топливным контуром самолета и подающий эталонное давление в клапан 116, и выход 116с, связанный с входной частью 112а насоса 112. Предохранительный клапан избыточного давления регулируется таким образом, чтобы открываться и соединять первый вход 116а с выходом 116с в том случае, когда разность давлений на входах 116а и 116b превышает заданное пороговое значение. Для реализации этого клапана 116 можно использовать золотник 117, подвергающийся, с одной стороны, воздействию давления на выходе из насоса 112 через приемник давления 116d, а с другой стороны, воздействию давления на втором входе 116b, увеличенного усилием, воздействующим со стороны пружины.
Выходная часть 100b центробежного насоса 100 связана через обратный клапан 102 с входом контура 120 регулирования расхода топлива, подаваемого в систему 12 впрыскивания топлива, тогда как выходная часть 112b насоса 112 связана с входом контура 120 регулирования.
Работа системы осуществляется следующим образом.
Предохранительный клапан 116 избыточного давления регулируется таким образом, чтобы он открывался под давлением, соответствующим минимальному заданному давлению Рm, позволяющему покрыть минимальную потребность в топливе двигателя 14 в процессе его запуска.
Объемный насос 112 запускается и приводится в движение со скоростью, позволяющей подавать количество топлива, превышающее начальную потребность двигателя 14, зафиксированную контуром 120 регулирования, чтобы давление на выходе 112b насоса 112 практически мгновенно достигало минимального давления Рm, вызывающего открытие предохранительного клапана 116. При этом давление на выходе 100b центробежного насоса начинает возрастать по мере запуска двигателя 14, но не покрывает первоначально потребности в давлении топлива. Давление на выходе 112b насоса 112 регулируется при этом на величину давления Рm и топливо подается насосом 112, но не поступает в систему впрыскивания 12, двигаясь в замкнутом контуре между выходом и входом насоса 112 через клапан 116. При этом обратный клапан 102 препятствует возврату топлива, подаваемого насосом 112, в центробежный насос 100.
Таким образом, вспомогательная насосная установка 110 обеспечивает функцию поддержки при запуске двигателя, причем клапан 116 позволяет преобразовать объемный насос 112 в насос, подающий давление топлива таким же образом, как и центробежный насос. Однако, в противоположность тому, что может произойти в этой ситуации с центробежным насосом, на функционирование объемного насоса 112 не оказывает влияния наличие воздуха или пара в топливе, первоначально извлекаемом из топливного контура 11.
Давление на выходе из насоса 100 возрастает в том случае, когда режим работы двигателя увеличивается и когда это давление превышает величину Рm и обратный клапан 102 открывается. При этом давление, выдаваемое в контур 120 регулирования расхода, представляет собой давление, выдаваемое центробежным насосом 100.
Система, образованная насосом 100, вспомогательной насосной установкой 110 и клапаном 102, ведет себя как насосная система, позволяющая обеспечить переход путем определения превосходства между насосами 112 и 100, причем давление подаваемого топлива является наиболее высоким из давлений на выходе из насосов 112 и 100.
В том случае, когда насос 100 передает эстафету насосу 112, функционирование этого насоса может быть остановлено. Эта остановка может быть выполнена в ответ на превышение некоторого порогового значения давления Р1 на выходе из насоса 100 или в ответ на превышение некоторого порогового значения режима V1 работы двигателя 14. Эта остановка может управляться при помощи модуля 15 автоматического регулирования, воздействующего на электрический контур 115 управления в ответ на информацию, выдаваемую датчиком давления топлива или датчиком скорости вращения турбины двигателя 14. При этом пороговые значения Р1 и V1 могут быть выбраны таким образом, чтобы соответствовать некоторой величине, немного превышающей давление Рm.
Здесь следует отметить, что вспомогательная насосная установка 110 может быть использована не только при запуске двигателя, но также в процессе осуществления других фаз функционирования двигателя на малом газу или на низком режиме в том случае, когда центробежный насос 100 становится неспособным выдавать топливо под минимальным давлением Рm. При этом достаточно запустить двигатель 114 при помощи контура 115 управления, если выявлено понижение давления топлива до уровня ниже заданного порогового значения или если выявлено понижение режима работы двигателя до уровня ниже заданного порогового значения этого режима.
Вспомогательная насосная установка 110 при этом ведет себя не только как насосная установка содействия запуску двигателя, но также и как насосная установка обеспечения низких режимов работы двигателя для того, чтобы при любых обстоятельствах обеспечить минимальное и достаточное давление топлива.
В описываемом варианте реализации насос 112 связан с топливным контуром 11 через центробежный насос, который является "прозрачным" для насоса 112 при запуске двигателя. Такое подключение позволяет насосу 112 благоприятным образом использовать повышение давления, вызываемое насосом 100 после того, как он начинает приводиться в движение.
Разумеется, будет также возможно связать вход 112а насоса 112 с топливным контуром 11 через фильтр без прохождения этого топлива через центробежный насос 100.
Контур 120 регулирования расхода топлива принимает топливо, подаваемое насосом 100 под давлением, которое не подвергается регулированию в функции режима работы двигателя. Этот контур содержит массовый расходомер 122 и топливный клапан 124 с непосредственным управлением, установленный в канале 126, связывающем насос 100 и вспомогательную насосную установку 110 с устройством 12 впрыскивания топлива. Расходомер 122 предпочтительным образом установлен по потоку перед клапаном 124. Контур 128 теплообмена между маслом, предназначенным для смазки органов двигателя, и топливом и фильтр для твердых частиц 130 могут быть вставлены в канал 110 по потоку перед расходомером 122, причем контуры теплообмена и фильтры сами по себе хорошо известны.
Клапан 124 представляет собой, например, клапан с непосредственным управлением, управляемый электрически. Степень открытия этого клапана регулируется посредством электромеханического силового привода 125, такого как подъемник или электрический двигатель. Силовой привод 125 получает электрическое питание от электрического контура двигателя 14, например от системы питания, интегрированной в модуль 15 электронного регулирования двигателя, или от шины электрического питания двигателя 14. В качестве резервирования могут быть предусмотрены два идентичных силовых привода 125, 125′, функционирующих параллельно.
Локальный контур 132 обратной связи, питаемый от электрического контура двигателя, принимает электрический сигнал, выдаваемый массовым расходомером 122 и являющийся репрезентативным для реального массового расхода топлива в канале 126, и электрический сигнал, выдаваемый модулем 15 электронного регулирования двигателя и являющийся репрезентативным для заданной величины массового расхода топлива, которое необходимо подать в двигатель 14. Контур 132 обратной связи выдает в силовой привод 125 электрический сигнал управления в функции разности между реальным и заданным массовым расходом топлива, чтобы позиционировать клапан 124 и отрегулировать этот расход на заданную желаемую величину в режиме нормального функционирования двигателя. Тот же сигнал управления параллельно выдается и в силовой привод 125', если силовой привод используется в данном случае.
Разумеется, такое регулирование может быть обеспечено при помощи электронного модуля, встроенного в систему 15 автоматического регулирования двигателя 14. Использование локального контура 132, внешнего по отношению к блоку этого модуля, позволяет, однако, устранить наличие связи модуля с расходомером 122.
Клапан 124 может представлять собой клапан, функционирование которого содержит режим предварительного позиционирования силового привода. Силовой привод содержит средство измерения положения (непосредственного абсолютного положения или положения приращения), и клапан имеет просвет (отверстие) определенного профиля. Возможность регулирования расхода при запуске двигателя в режиме предварительного позиционирования предлагается в сочетании с характеристикой расхода, выдаваемого вспомогательной насосной установкой 110 с предохранительным клапаном 116 избыточного давления. При этом регулирование расхода может быть реализовано резервированным образом вместе с расходомером для того, чтобы повысить надежность регулирования при очень малых расходах, если технология функционирования расходомера становится недостаточной.
Предохранительный клапан 134 защиты от чрезмерного повышения частоты вращения или от чрезмерной тяги двигателя 14 установлен в канале 126 по потоку позади клапана 124. Предпочтительно здесь можно использовать клапан непосредственного управления с электромеханическим силовым приводом 135, аналогичный клапану 124 и его силовому приводу 125. Силовой привод 135 управляется при помощи автоматической системы 15 регулирования двигателя 14 посредством модуля, отличного от модуля, обеспечивающего регулирование при помощи клапана 124, по соображениям безопасности. Действительно, превышение допустимой скорости вращения или допустимой тяги двигателя может быть следствием неисправности клапана 124 или его системы управления, вследствие чего этот клапан остается в полностью открытом положении. В качестве резервирования могут быть предусмотрены два идентичных силовых привода 135, 135′, функционирующих параллельно.
В нормальном режиме работы двигателя в соответствии с заданием клапан 134 находится в положении максимального открытия и регулирование расхода обеспечивается при помощи клапана 124.
Модуль электронного регулирования двигателя принимает информацию, являющуюся репрезентативной для режима работы двигателя, например информацию, являющуюся репрезентативной для скорости вращения турбины высокого давления. В том случае, когда выявляется состояние чрезмерного повышения частоты вращения (или чрезмерной тяги) двигателя, то есть когда скорость вращения двигателя превышает заданную скорость вращения на некоторую заранее определенную величину, и эта скорость не может быть скорректирована путем воздействия на клапан 124, включается в действие клапан 134 для того, чтобы уменьшить расход топлива в канале 126.
Система 15 автоматического регулирования двигателя может быть запрограммирована таким образом, чтобы переводить клапан 134 в положение предварительно частичного закрытия, позволяющего выдавать уменьшенный расход топлива. При этом использование в качестве клапана 134 клапана с непосредственным управлением является предпочтительным в том смысле, что оно позволяет сохранить управление двигателя путем изменения расхода топлива по меньшей мере в некотором уменьшенном диапазоне. Это изменение может быть осуществлено при помощи системы 15 автоматического регулирования в функции желаемого режима работы двигателя. Таким образом, вслед за выявлением чрезмерного превышения скорости вращения двигателя клапан 134 приходит на смену клапану 124, чтобы продолжать обеспечивать возможность изменения расхода топлива, по меньшей мере, в определенном диапазоне.
По сравнению с системами, известными из существующего уровня техники, в которых функционирование клапана чрезмерного превышения скорости вращения двигателя имеет два состояния: (i) состояние полного открытия либо (ii) состояние полного закрытия или предварительно заданного уменьшенного открытия, возможность регулирования расхода топлива после выявления чрезмерного превышения скорости вращения или чрезмерного превышения тяги двигателя позволяет сохранить некоторую тягу двигателя и исключить ситуацию, в которой задаваемый уменьшенный расход топлива может в некоторых условиях оказаться не приемлемым для двигателя.
Клапан 136 перекрытия, работающий по принципу "все или ничего", устанавливается в канале 126, например, по потоку позади клапана 134. Этот клапан 136 может управляться при помощи электромеханического силового привода 137. Известным образом этот клапан перекрытия 136 может приводиться в действие при помощи управляющей команды, поступающей из системы 15 автоматического регулирования двигателя, или, приоритетным образом, поступающей из кабины экипажа самолета, чтобы остановить двигатель 14 путем прекращения питания топливом.
Также известным образом суммирующий массовый расходомер 138 может быть установлен в канале 126 по потоку позади клапана 136, чтобы выдавать информацию относительно суммарного массового потребления топлива двигателем.
Потребность двигателя в топливе выражается в массе этого топлива. Использование массового расходомера 122 позволяет, таким образом, обеспечить, в пределах диапазона его погрешности, точное регулирование питания топливом на основе заданной величины массового расхода.
Однако имеется возможность, как это схематически проиллюстрировано на фиг.2, заменить массовый расходомер на объемный расходомер 222. При этом информация о реальном объемном расходе топлива, измеренном при помощи расходомера 222, передается в систему 15 автоматического регулирования двигателя 14. Эта система 15 запрограммирована таким образом, чтобы преобразовать потребность двигателя в топливе в заданный объемный расход на основе величины оцененной объемной массы топлива. При этом клапан 124 с непосредственным управлением управляется при помощи системы 15 таким образом, чтобы согласовать объемный расход топлива в канале 126 с желаемой заданной величиной.
В соответствии с еще одним возможным способом реализации, схематически представленным на фиг.3, можно использовать устройство 322, которое позволяет обеспечить измерение расхода на основе информации о падении давления ΔР при переходе через устройство 322, о величине проходного сечения для топлива через устройство 322 и об объемной массе топлива. При этом расход топлива определяется путем измерения при помощи специального датчика (не показан) положения клапана, в котором падение напора задается при помощи пружины.
Следует отметить, что устройство 322 само по себе известно. Это устройство 322 также имеет конструкцию, аналогичную конструкции клапанов гидравлического дозирования, используемых в известных системах питания топливом авиационных двигателей.
В приведенном выше изложении рассматривалось использование клапанов 124, 134, 136 с электрическим управлением. Однако в качестве варианта можно использовать клапаны с гидравлическим управлением.
В то же время описанное здесь устройство питания топливом может быть использовано для двигателей летательных аппаратов, отличных от газотурбинных двигателей самолетов, например для двигателей вертолетов.

Claims (11)

1. Устройство питания топливом газотурбинного двигателя с регулируемым расходом топлива, содержащее
канал (126) питания двигателя топливом,
насос (100), связанный с каналом питания и подающий в этот канал топливо под давлением, представляющим собой функцию режима работы двигателя,
устройство (122, 222, 322) измерения расхода топлива в канале питания,
первый управляемый клапан (124) с изменяемым отверстием, установленный в канале питания,
первый контур (15, 132, 125-125′) управления, связанный с устройством измерения расхода топлива и с первым клапаном для управления этим клапаном таким образом, чтобы подать в двигатель желаемый отрегулированный расход топлива в режиме нормального функционирования двигателя,
второй управляемый клапан (134), установленный в канале питания топливом последовательно с первым клапаном,
второй контур (156, 135-135′) управления, связанный с вторым клапаном для управления этим клапаном в ответ на выявление чрезмерного превышения скорости или чрезмерной тяги двигателя, отличающееся тем, что второй клапан (134) имеет изменяемое управляемое отверстие, при этом второй контур управления (15, 135-135′) предназначен для управления уменьшением расхода топлива в канале питания без прекращения расхода топлива и для возможности изменения расхода топлива, по меньшей мере, в уменьшенном диапазоне, при сохранении работы двигателя после определения превышения скорости и превышения тяги.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что второй контур управления содержит привод, который управляется системой (15) управления двигателем посредством модуля, отличного от модуля, предназначенного для регулирования расхода посредством первого клапана (124).
3. Устройство по любому из пп.1 или 2, отличающееся тем, что упомянутое устройство измерения расхода топлива представляет собой массовый расходомер (122), при этом система управления содержит локальный контур обратной связи, принимающий заданную величину массового расхода топлива от системы автоматического регулирования двигателя.
4. Устройство по любому из пп.1 или 2, отличающееся тем, что устройство измерения расхода топлива представляет собой объемный расходомер.
5. Устройство по любому из пп.1 или 2, отличающееся тем, что устройство измерения расхода топлива представляет собой устройство, которое позволяет обеспечить измерение расхода топлива на основе информации о падении давления и о величине проходного сечения через это устройство.
6. Устройство по любому из пп.1 или 2, отличающееся тем, что первый клапан представляет собой клапан с непосредственным управлением, управляемый электрически.
7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что первый контур управления содержит по меньшей мере один силовой электромеханический привод, предназначенный для управления степенью открытия первого клапана, и контур обратной связи, принимающий сигнал, выдаваемый устройством измерения расхода и являющийся репрезентативным для реального расхода топлива, принимающий сигнал заданного расхода, являющийся репрезентативным для желаемого расхода топлива, и выдающий сигнал управления силовым приводом в функции разности между реальным и желаемым расходом топлива.
8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что контур обратной связи представляет собой контур, размещенный в непосредственной близости от первого клапана и вне системы электронного регулирования двигателя, выдающей сигнал заданного значения.
9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что механический силовой привод предварительно позиционирован при запуске двигателя, при этом клапан содержит просвет, связанный с характеристикой давления, выдаваемого насосом при запуске двигателя, чтобы обеспечить отслеживание расхода топлива при запуске.
10. Устройство по любому из пп.1 или 2, отличающееся тем, что второй клапан представляет собой клапан с непосредственным управлением, управляемый электрически посредством по меньшей мере одного электронного силового привода.
11. Устройство по любому из пп.1 или 2, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит третий клапан прерывания, установленный в канале питания топливом последовательно с первым и вторым клапанами.
RU2007146439A 2005-02-17 2006-02-17 Устройство питания топливом газотурбинного двигателя с регулируемым расходом топлива RU2398124C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0501641A FR2882098B1 (fr) 2005-02-17 2005-02-17 Regulation du debit de carburant alimentant un moteur a turbine a gaz
FR0501641 2005-02-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007146439A RU2007146439A (ru) 2009-06-20
RU2398124C2 true RU2398124C2 (ru) 2010-08-27

Family

ID=35124543

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007146439A RU2398124C2 (ru) 2005-02-17 2006-02-17 Устройство питания топливом газотурбинного двигателя с регулируемым расходом топлива

Country Status (12)

Country Link
US (1) US8549863B2 (ru)
EP (1) EP1848884B1 (ru)
JP (1) JP4896893B2 (ru)
CN (1) CN101128661B (ru)
BR (1) BRPI0608360B1 (ru)
CA (1) CA2597939C (ru)
FR (1) FR2882098B1 (ru)
IL (1) IL185230A (ru)
RU (1) RU2398124C2 (ru)
UA (1) UA87063C2 (ru)
WO (1) WO2006087378A1 (ru)
ZA (1) ZA200706877B (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2619661C2 (ru) * 2012-04-27 2017-05-17 Снекма Газотурбинный двигатель, содержащий систему мониторинга, содержащую модуль включения функции защиты газотурбинного двигателя, и способ мониторинга
RU2680904C2 (ru) * 2014-07-21 2019-02-28 Сафран Электроникс Энд Дифенс Устройство защиты от заброса оборотов авиационного двигателя

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2882095B1 (fr) * 2005-02-17 2011-05-06 Hispano Suiza Sa Alimentation en carburant d'un moteur d'aeronef
JP4246237B2 (ja) * 2007-02-05 2009-04-02 株式会社オーバル ポンプユニット式サーボ型容積流量計
JP4183096B2 (ja) * 2007-02-05 2008-11-19 株式会社オーバル サーボ型容積流量計における被測定流体の流れと差圧検出とに係る経路構造
FR2922264B1 (fr) * 2007-10-12 2009-12-04 Hispano Suiza Sa Circuit d'alimentation en carburant d'un moteur d'aeronef
US8200410B2 (en) * 2008-03-12 2012-06-12 Delavan Inc Active pattern factor control for gas turbine engines
FR2945075B1 (fr) * 2009-04-29 2015-06-05 Snecma Procede et dispositif pour alimenter une chambre de turbomachine avec un debit de carburant regule
JP5356949B2 (ja) * 2009-08-24 2013-12-04 本田技研工業株式会社 ガスタービン・エンジンの過回転防止装置
CN101825042A (zh) * 2010-03-25 2010-09-08 北京大学 脉冲爆震发动机电磁阀高频供油点火系统
US8984856B2 (en) 2010-04-12 2015-03-24 Hamilton Sundstrand Corporation Flexible fuel system
FR2959529B1 (fr) * 2010-04-28 2014-04-18 Snecma Systeme carburant de turbomachine avec une pompe a jet pour pompe bp
US8171717B2 (en) * 2010-05-14 2012-05-08 General Electric Company Model-based coordinated air-fuel control for a gas turbine
US9068509B2 (en) 2010-09-08 2015-06-30 Honeywell International Inc. Gas turbine engine fuel control thrust control override system
US8834134B2 (en) * 2010-12-20 2014-09-16 Woodward, Inc. Flow sensing dual pump switching system and method
WO2013002656A1 (en) * 2011-06-30 2013-01-03 Lee Pedro Jose Flow rate determination method and apparatus
JP5799642B2 (ja) * 2011-08-01 2015-10-28 株式会社Ihi ガスタービンエンジン用の燃料供給システム
US20140219826A1 (en) * 2011-08-15 2014-08-07 Eaton Corporation Fuel system using dual pressure hi-speed centrifugal pump arrangement
CN104755758B (zh) 2012-05-01 2018-02-06 伊顿公司 离心式泵送和计量系统中的变排量泵的流体力学式压力补偿控制装置及相关方法
EP2844875B1 (en) 2012-05-01 2020-09-02 Eaton Corporation Pressure compensation control of a fixed displacement pump in a pumping and metering system and associated method
US9175810B2 (en) * 2012-05-04 2015-11-03 General Electric Company Custody transfer system and method for gas fuel
GB201313142D0 (en) 2013-07-23 2013-09-04 Rolls Royce Engine Control Systems Ltd Engine Fuel Control System
WO2015046133A1 (ja) * 2013-09-25 2015-04-02 株式会社Ihi 燃料システム
US10287028B2 (en) * 2014-01-10 2019-05-14 United Technologies Corporation System and method to detect shutoff valve failures
RU2569466C1 (ru) * 2014-10-06 2015-11-27 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 Система управления камерой сгорания изменяемой геометрии газотурбинного двигателя летательного аппарата
US10077720B2 (en) 2015-04-17 2018-09-18 Honda Motor Co., Ltd. Control apparatus for a gas-turbine aeroengine
CN105484875B (zh) * 2015-10-27 2017-07-25 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种适用于应急状态下的燃油供油系统
US10337412B2 (en) * 2016-06-16 2019-07-02 General Electric Company Liquid fuel control valve for gas turbine engine and method for controlling flow of liquid fuel to engine
FR3068114B1 (fr) * 2017-06-27 2019-08-16 Safran Aircraft Engines Systeme d'alimentation en fluide pour turbomachine, comprenant une pompe a cylindree variable suivie d'un doseur de fluide
CN113670626B (zh) * 2018-09-12 2024-01-05 北京振兴计量测试研究所 研究环境因素中的气泡对流量测量影响的试验装置
FR3090730B1 (fr) * 2018-12-21 2020-12-11 Safran Aircraft Engines Système et procédé de commande d’une vitesse de rotation d’une turbomachine d’aéronef avec gestion de panne
US11635031B2 (en) 2019-11-08 2023-04-25 Hamilton Sundstrand Corporation Simultaneously pumping and measuring density of aircraft fuel
US11279225B2 (en) 2020-04-07 2022-03-22 General Atomics Aeronautical Systems, Inc. Fault-tolerant fuel isolation from engine firebay
US11713718B2 (en) * 2021-09-30 2023-08-01 Hamilton Sundstrand Corporation Dual valve fluid metering system
US11788476B1 (en) * 2022-06-01 2023-10-17 Honeywell International Inc. Fluid system with variable pump discharge pressure and method
CN115030824B (zh) * 2022-08-11 2022-11-22 成都凯天电子股份有限公司 一种直升机全飞行剖面下自适应供油系统及方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4280323A (en) * 1978-05-25 1981-07-28 Westinghouse Electric Corp. Gas turbine fuel control having fuel viscosity compensation to provide improved ignition reliability
US4508127A (en) * 1983-03-30 1985-04-02 The Garrett Corporation Fuel mass flow measurement and control system
US4607486A (en) * 1983-12-02 1986-08-26 United Technologies Corporation Centrifugal main fuel pump
GB8526726D0 (en) * 1985-10-30 1985-12-04 Rolls Royce Failsafe electronic control system
US4637420A (en) * 1985-12-16 1987-01-20 United Technologies Corporation Metering valve
US4922710A (en) * 1989-01-04 1990-05-08 General Electric Company Integrated boost compressor/gas turbine control
US6619027B1 (en) * 2000-10-13 2003-09-16 General Electric Company Gas turbine having rotor overspeed and overboost protection
GB0027288D0 (en) * 2000-11-08 2000-12-27 Rolls Royce Plc Overthrust protection system and method
FR2818691A1 (fr) 2000-12-22 2002-06-28 Snecma Moteurs Systeme de protection contre les survitesses
JP2003020959A (ja) * 2001-07-09 2003-01-24 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 緊急減速機能付き燃料流量制御装置
GB0208645D0 (en) * 2002-04-16 2002-05-22 Lucas Industries Ltd Fuel control system for a gas turbine engine having overthrust control
US6922625B2 (en) * 2002-12-12 2005-07-26 Honeywell International Inc. Jet engine control and protection system and method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Е 1355054 А, 22.10.2003. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2619661C2 (ru) * 2012-04-27 2017-05-17 Снекма Газотурбинный двигатель, содержащий систему мониторинга, содержащую модуль включения функции защиты газотурбинного двигателя, и способ мониторинга
RU2680904C2 (ru) * 2014-07-21 2019-02-28 Сафран Электроникс Энд Дифенс Устройство защиты от заброса оборотов авиационного двигателя

Also Published As

Publication number Publication date
CA2597939C (fr) 2014-07-15
JP4896893B2 (ja) 2012-03-14
WO2006087378A1 (fr) 2006-08-24
ZA200706877B (en) 2008-06-25
BRPI0608360A8 (pt) 2019-01-29
FR2882098A1 (fr) 2006-08-18
FR2882098B1 (fr) 2011-07-15
BRPI0608360B1 (pt) 2019-05-07
BRPI0608360A2 (pt) 2010-11-16
UA87063C2 (ru) 2009-06-10
US20080163931A1 (en) 2008-07-10
IL185230A (en) 2011-07-31
CN101128661B (zh) 2011-06-29
JP2008530443A (ja) 2008-08-07
EP1848884B1 (fr) 2016-07-20
CA2597939A1 (fr) 2006-08-24
CN101128661A (zh) 2008-02-20
IL185230A0 (en) 2008-02-09
US8549863B2 (en) 2013-10-08
RU2007146439A (ru) 2009-06-20
EP1848884A1 (fr) 2007-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2398124C2 (ru) Устройство питания топливом газотурбинного двигателя с регулируемым расходом топлива
JP5100398B2 (ja) 航空機のエンジンの燃料供給
US8166765B2 (en) Fuel delivery and control system including a variable displacement actuation pump supplementing a fixed displacement main pump
US5709079A (en) Dual metering valve fuel control system for gas turbine engine
US5927064A (en) Start, shutoff and overspeed system for gas turbine engine
US10669943B2 (en) Fuel pumping arrangement for an aircraft engine
US6058694A (en) Gas turbine engine commanded oil flow valve with failsafe
US20010054290A1 (en) Low-cost general aviation fuel control system
CA2549748A1 (en) Pressurized oil supply for propeller engine system
EP2479408B1 (en) Aircraft engine fuel system
US20110023982A1 (en) Fuel System
KR20070012393A (ko) 연료 시스템 열 이득을 가지는 엔진 오버－트러스트 보호에사용되는 ２가지－배기량 설정의 가변 배기량 펌프
KR20010007005A (ko) 가스 터빈용 조합된 리프트 및 작동유 공급 시스템 및가스 터빈용 리프트 및 작동유 공급 방법
GB2373026A (en) Economizing fuel supply to an aircraft engine by cutting a fuel supply to servovalves
CN113710887A (zh) 对燃料流量进行调节的涡轮机燃料供应系统

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20130703

PD4A Correction of name of patent owner