RU2422682C1 - Control system of position of guide vanes of compressor of double-flow gas turbine engine - Google Patents

Control system of position of guide vanes of compressor of double-flow gas turbine engine Download PDF

Info

Publication number
RU2422682C1
RU2422682C1 RU2009148954/06A RU2009148954A RU2422682C1 RU 2422682 C1 RU2422682 C1 RU 2422682C1 RU 2009148954/06 A RU2009148954/06 A RU 2009148954/06A RU 2009148954 A RU2009148954 A RU 2009148954A RU 2422682 C1 RU2422682 C1 RU 2422682C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
compressor
input
guide vanes
unit
Prior art date
Application number
RU2009148954/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Георгий Викторович Добрянский (RU)
Георгий Викторович Добрянский
Нина Сергеевна Мельникова (RU)
Нина Сергеевна Мельникова
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют")
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют")
Priority to RU2009148954/06A priority Critical patent/RU2422682C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2422682C1 publication Critical patent/RU2422682C1/en

Links

Landscapes

  • Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps. ^ SUBSTANCE: control system of position of guide vanes of compressor of double-flow gas turbine engine includes drive of guide vanes of compressor; shaping unit of programme value of air compression degree in fan, the output of which is connected to the first input comparison element, the second output of which is connected to output of divider. System is equipped with shaping unit of corrected rotation frequency of low pressure rotor the inputs of which have the possibility of being connected to sensors of rotation frequency of low pressure rotor and engine inlet air temperature, and output - to input of shaping unit of programme value of air compression degree in the fan, which are in-series connected with shaping units of corrected rotation frequency of high pressure rotor, shaping units of restriction programme of position of guide vanes, logic restriction; inputs of shaping unit of corrected rotation frequency of high pressure rotor have the possibility of being connected to sensors of rotation frequency of high pressure rotor and air temperature at the engine input; at that, system is equipped with shaping unit of restriction programme of position of guide vanes of compressor the inlet of which is connected to drive of compressor guide vanes, and outlet is connected to inlet of logic restriction unit; inputs of divider have the possibility of being connected to air pressure sensors after and before fan; comparison element output is connected to isodromic governor the output of which is connected to input of pulse-width modulation unit, the output of which is connected to the first input of switch, to the second input of which the output of logic restriction unit is connected, and output of switch is connected to drive of guide vanes of compressor. ^ EFFECT: effective function of GTE owing to providing optimum operation of compressor in all GTE operating modes. ^ 1 dwg

Description

Изобретение относится к области управления работой газотурбинных двигателей и может быть использовано для управления авиационными газотурбинными (ГТД) двухконтурными двигателями.The invention relates to the field of operation control of gas turbine engines and can be used to control aircraft gas turbine (GTE) bypass engines.

В настоящее время авиационные ГТД, особенно маневренных самолетов, работают практически постоянно на переменных режимах при действии различных внутренних и внешних возмущений, кроме того, для обеспечения высоких тяговых характеристик и минимизации удельного расхода топлива требуется поддержание заданной рабочей линии на характеристиках компрессоров, и, прежде всего, компрессора низкого давления. Положение направляющих аппаратов компрессора, используемых в ГТД, регулируется различным образом.Currently, aircraft gas turbine engines, especially maneuverable aircraft, operate almost constantly under variable conditions under various internal and external disturbances, in addition, to ensure high traction characteristics and minimize specific fuel consumption, it is necessary to maintain a given working line on the characteristics of compressors, and, above all, low pressure compressor. The position of the compressor guide vanes used in a gas turbine engine is regulated in various ways.

Так, например, известен реализуемый системой способ автоматического регулирования ГТД, заключающийся в изменении угла установки направляющих аппаратов компрессора в зависимости от температуры торможения потока на входе в ГТД и оборотов компрессора, причем дополнительно с помощью датчиков пульсаций отслеживают пульсации полного давления, рассчитывают спектральную плотность мощности в рабочем диапазоне частот, сравнивают их мощность на характерных частотах с эталоном и в зависимости от результатов сравнения регулируют углы установки направляющих аппаратов компрессора (см. опубликованная заявка № 97107079, кл. F02C 9/28, 1997 г.).For example, there is a known method of automatic control of a gas turbine engine implemented by the system, which consists in changing the installation angle of the compressor guide vanes depending on the braking temperature of the flow at the inlet of the gas turbine engine and compressor revolutions, moreover, pulsation sensors monitor the total pressure pulsations and calculate the power spectral density in operating frequency range, compare their power at characteristic frequencies with a standard and, depending on the results of comparison, adjust the installation angles and compressor guide vanes (see published application No. 97107079, CL F02C 9/28, 1997).

Данное решение учитывает только изменение температуры воздушного потока на входе в ГТД и его пульсации, что не позволяет осуществлять эффективное регулирование ГТД на изменяющихся режимах работыThis solution takes into account only the change in temperature of the air flow at the inlet of the turbine engine and its pulsation, which does not allow for the effective regulation of the gas turbine engine in changing operating modes

Известна система регулирования подачи топлива в ГТД, содержащая электронный цифровой регулятор, связанный с основным регулятором подачи топлива в камеру сгорания и с резервным регулятором, выходы регуляторов связаны с селектором переключения, который связан с дозатором топлива. Резервный регулятор выполнен в виде гидрозамедлителя, центробежного чувствительного элемента, регулятора отношений давлений перед и за компрессором (πк), регулятора направляющих аппаратов.A known system for regulating the supply of fuel to the gas turbine engine, containing an electronic digital controller connected to the main regulator of the fuel supply to the combustion chamber and to the backup regulator, the outputs of the regulators are connected to a selector switch that is connected to the fuel metering unit. The backup regulator is made in the form of a water retarder, a centrifugal sensing element, a regulator of pressure ratios in front of and behind the compressor (πк), a regulator of guide vanes.

В процессе работы системы регулятор подачи топлива осуществляет управление дозатором по команде электронного цифрового регулятора. При работе резервного регулятора последний осуществляет регулирование подачи топлива и управление механизацией компрессора по заданным внутридвигательным параметрам. Управление направляющими аппаратами компрессора осуществляется по законам GT=f(nпр) и GT=f(πк) (см. патент на полезную модель № 7528, кл. F02C 7/22, 2004 г.).During the operation of the system, the fuel supply regulator controls the dispenser at the command of the electronic digital regulator. When the backup regulator is operating, the latter regulates the fuel supply and controls the compressor mechanization according to the specified in-motor parameters. The compressor guide vanes are controlled according to the laws GT = f (npr) and GT = f (πк) (see utility model patent No. 7528, class F02C 7/22, 2004).

В результате анализа известной системы регулирования ГТД необходимо отметить, что она обеспечивает регулирование положения направляющих аппаратов компрессора, однако не обеспечивает эффективного регулирования при работе ГТД на переменных режимах и тем более - двухконтурного ГТД.As a result of the analysis of the well-known gas-turbine engine control system, it should be noted that it provides the regulation of the position of the compressor guide vanes, however, it does not provide efficient regulation when the gas-turbine engine is operated in variable modes, and even more so for a double-circuit gas turbine engine.

Известна система управления ГТД, содержащая устройство регулирования подачи топлива в основную камеру сгорания, замкнутое с газотурбинным двигателем по частоте вращения ротора через датчик частоты вращения. Устройство регулирования подачи топлива выполнено в виде электронного регулятора, вход которого соединен с датчиком частоты вращения, а выход - с одним из входов выходного устройства, которое соединено с исполнительным механизмом насоса-регулятора.Known gas turbine engine control system, comprising a device for regulating the supply of fuel to the main combustion chamber, closed with a gas turbine engine in terms of rotor speed through a speed sensor. The fuel supply control device is made in the form of an electronic controller, the input of which is connected to a speed sensor, and the output is connected to one of the inputs of the output device, which is connected to the actuator of the pump-controller.

Система также имеет также контур регулирования геометрии проточной части двигателя, включающий в себя регулятор направляющих аппаратов компрессора с элементом управления (например, гидроцилиндром) положением направляющих аппаратов. Регулятор замкнут с двигателем через датчик частоты вращения. Элемент управления положением направляющих аппаратов компрессора дополнительно соединен с датчиком положения направляющих аппаратов, выход которого соединен с блоком коррекции расхода топлива в основную камеру сгорания, выход блока соединен со вторым входом выходного устройства системы регулирования топливопитания основной камеры сгорания.The system also has a control loop for the geometry of the engine flow path, which includes a compressor guide device regulator with a control element (for example, a hydraulic cylinder) for the position of the guide devices. The controller is closed to the engine via a speed sensor. The control element for the position of the compressor guide vanes is additionally connected to the position sensor of the guide vanes, the output of which is connected to the fuel consumption correction unit in the main combustion chamber, the output of the block is connected to the second input of the output device of the fuel control system of the main combustion chamber.

В процессе работы системы, рычагом управления двигателя, через контур топливопитания основной камеры сгорания, выводят двигатель на рабочий режим, при котором совместно работают контуры регулирования топливопитания и управления положением направляющих аппаратов компрессора.During the operation of the system, the engine control lever, through the fuel supply circuit of the main combustion chamber, takes the engine to operating mode, in which the fuel supply control circuits and the compressor guide vanes are controlled together.

Сигнал, пропорциональный частоте вращения ротора двигателя, через датчик частоты вращения одновременно поступает на электронный регулятор контура управления топливопитанием и на контур управления направляющими аппаратами компрессора. В электронном регуляторе данный сигнал сравнивается с заданным значением частоты вращения ротора. В зависимости от результатов сравнения, электронный регулятор через выходное устройство выдает команду на исполнительный механизм насоса-регулятора, который соответствующим образом воздействует на дозирующий элемент насоса-регулятора.A signal proportional to the rotor speed of the engine through the speed sensor simultaneously enters the electronic regulator of the fuel supply control loop and the control circuit of the compressor guide vanes. In the electronic controller, this signal is compared with the set value of the rotor speed. Depending on the comparison results, the electronic controller through the output device issues a command to the actuator of the pump controller, which accordingly acts on the metering element of the pump controller.

Одновременно регулятор направляющих аппаратов также получает на вход сигнал, пропорциональный частоте вращения ротора двигателя, по которому в соответствии с заданной программой через элемент управления устанавливают новое положение направляющих аппаратов компрессора, которое соответствует заданному режиму работы двигателя.At the same time, the regulator of the guide vanes also receives an input signal proportional to the rotational speed of the engine rotor, according to which, in accordance with a predetermined program, a new position of the compressor guide vanes is established through the control element, which corresponds to the specified engine operation mode.

В процессе работы двигателя, в результате внешних возмущений возможно отклонение направляющих аппаратов компрессора от заданного положения, которое определяется датчиком положения. Соответствующий сигнал с датчика положения подается на блок коррекции расхода топлива, который выдает сигнал коррекции в контур топливопитания, изменяя тем самым режим подачи топлива в основную камеру сгорания, компенсируя возмущающее воздействие отклонения положения направляющих аппаратов на частоту вращения ротора двигателя (см. патент РФ № 007599, кл. F02C 7/26, 1994 г. - наиболее близкий аналог).During engine operation, as a result of external disturbances, the compressor guide vanes may deviate from the set position, which is determined by the position sensor. The corresponding signal from the position sensor is supplied to the fuel consumption correction unit, which generates a correction signal to the fuel supply circuit, thereby changing the mode of fuel supply to the main combustion chamber, compensating for the disturbing effect of the deviation of the position of the guide vanes on the engine rotor speed (see RF patent No. 007599 , CL F02C 7/26, 1994 - the closest analogue).

В результате анализа известной системы управления ГТД, необходимо отметить, что в ней положение направляющих аппаратов определяется только частотой вращения ротора, что не обеспечивает при действии возмущений заданного положения рабочей линии на напорной ветке характеристики компрессора и тем самым не позволяет сохранить максимальное значение коэффициента полезного действия компрессора и его запасов газодинамической устойчивости.As a result of the analysis of the well-known gas turbine engine control system, it should be noted that the position of the guide vanes in it is determined only by the rotor speed, which does not provide, under the influence of perturbations, the set position of the working line on the pressure branch of the compressor characteristics and thus does not allow to maintain the maximum value of the compressor efficiency and its reserves of gas-dynamic stability.

Задачей настоящего изобретения является разработка системы управления положением направляющих аппаратов компрессора двухконтурного газотурбинного двигателя, обеспечивающей более эффективное функционирование ГТД за счет обеспечения оптимальной работы компрессора на всех режимах работы ГТД посредством компенсации влияния внешних и внутренних возмущений и поддержания заданной частоты степени сжатия воздуха в компрессоре.The objective of the present invention is to develop a control system for the position of the guide vanes of the compressor of a dual-circuit gas turbine engine, which ensures more efficient functioning of the gas turbine engine by ensuring optimal operation of the compressor in all gas turbine operation modes by compensating for the influence of external and internal disturbances and maintaining the given frequency of the degree of air compression in the compressor.

Поставленная задача обеспечивается тем, что в системе управления положением направляющих аппаратов компрессора двухконтурного газотурбинного двигателя, содержащей привод направляющих аппаратов компрессора, блок формирования программного значения степени сжатия воздуха в вентиляторе, выход которого связан с первым входом элемента сравнения, второй вход которого связан с выходом делителя, новым является то, что система оснащена блоком формирования приведенной частоты вращения ротора низкого давления, входы которого имеют возможность соединения с датчиками частоты вращения ротора низкого давления и температуры воздуха на входе в двигатель, а выход - с входом блока формирования программного значения степени сжатия воздуха в вентиляторе, последовательно соединенными блоками формирования приведенной частоты вращения ротора высокого давления, формирования программы ограничения положения направляющих аппаратов, логического ограничения, входы блока формирования приведенной частоты вращения ротора высокого давления имеют возможность соединения с датчиками частоты вращения ротора высокого давления и температуры воздуха на входе в двигатель, причем система снабжена блоком формирования программы ограничения положения направляющих аппаратов компрессора, вход которого связан с приводом направляющих аппаратов компрессора, а выход - со входом блока логического ограничения, входы делителя имеют возможность соединения с датчиками давления воздуха за и перед вентилятором, выход элемента сравнения связан с изодромным регулятором, выход которого связан со входом блока широтно-импульсной модуляции, выход которого связан с первым входом переключателя, со вторым входом которого связан выход блока логического ограничения, а выход переключателя связан с приводом направляющих аппаратов компрессора.The task is ensured by the fact that in the control system for the position of the guide vanes of the compressor of a dual-circuit gas turbine engine containing the drive of the compressor vanes, the unit for generating the program value of the air compression ratio in the fan, the output of which is connected to the first input of the comparison element, the second input of which is connected to the output of the divider, new is that the system is equipped with a unit for generating the reduced frequency of rotation of the low-pressure rotor, the inputs of which are able to l connections with the sensors of the rotational speed of the low pressure rotor and air temperature at the engine inlet, and the output - with the input of the unit for generating the program value of the air compression ratio in the fan, the series-connected units for the formation of the reduced frequency of rotation of the high pressure rotor, the formation of the program for limiting the position of the guide vanes, logical restrictions, the inputs of the unit for the formation of the reduced frequency of rotation of the high-pressure rotor have the ability to connect with frequency sensors rotation of the high-pressure rotor and air temperature at the engine inlet, and the system is equipped with a block for generating a program for restricting the position of the compressor guide vanes, the input of which is connected to the drive of the compressor guide vanes, and the output is connected to the input of the logical restriction block, the divider inputs can be connected to pressure sensors air behind and in front of the fan, the output of the comparison element is connected to the isodromic regulator, the output of which is connected to the input of the pulse-width modulation unit, output d which is connected to the first input switch, to the second input of which is connected the output of the logical block limit, and the switch output is connected to drive compressor guide apparatus.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена схема заявленной системы.The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of the claimed system.

Система управления положением направляющих аппаратов компрессора двухконтурного ГТД 1 содержит элемент сравнения 2, выход которого связан с входом изодромного регулятора 3, выход изодромного регулятора связан с блоком 4 широтно-импульсной модуляции, выход которого через усилитель 5 связан с первым входом переключателя 6, выход переключателя связан с приводом 7 регулирования положения направляющих аппаратов компрессора.The control system for the position of the guide vanes of the double-circuit gas turbine compressor 1 contains a comparison element 2, the output of which is connected to the input of the isodromic regulator 3, the output of the isodromic regulator is connected to the pulse-width modulation unit 4, the output of which through the amplifier 5 is connected to the first input of the switch 6, the switch output is connected with a drive 7 for regulating the position of the compressor guide vanes.

Для обеспечения функционирования системы управления с достижением указанного технического результата используются следующие датчики (блок датчиков обозначен позицией 8):To ensure the functioning of the control system with the achievement of the specified technical result, the following sensors are used (the sensor block is indicated by 8):

n1 - датчик частоты вращения ротора низкого давления;n1 is the rotational speed sensor of the low pressure rotor;

n2 - датчик частоты вращения ротора высокого давления;n2 - high-speed rotor speed sensor;

Figure 00000001
- датчик температуры заторможенного потока воздуха на входе в ГТД;
Figure 00000001
- temperature sensor inhibited air flow at the inlet of the gas turbine engine;

p1 - датчик давления воздуха за вентилятором;p1 - air pressure sensor behind the fan;

р2 - датчик давления воздуха перед вентилятором;P2 - air pressure sensor in front of the fan;

Направляющие аппараты компрессора обозначены позицией 9.Compressor guides are indicated at 9.

Система оснащена блоком 10 формирования приведенной частоты вращения ротора низкого давления, входы которого связаны с датчиками

Figure 00000002
и n1, а выход - с входом блока 11 формирования программного значения степени сжатия воздуха в вентиляторе, выход которого связан с первым входом элемента сравнения 2, второй вход элемента сравнения связан с выходом делителя 12, входы которого связаны с датчиками р2 и p1.The system is equipped with a unit 10 for generating a reduced rotor speed of a low pressure rotor, the inputs of which are connected to sensors
Figure 00000002
and n1, and the output is with the input of the block 11 for generating the program value of the air compression ratio in the fan, the output of which is connected to the first input of the comparison element 2, the second input of the comparison element is connected to the output of the divider 12, the inputs of which are connected to the sensors p2 and p1.

Система также содержит блок 13 формирования приведенной частоты вращения ротора высокого давления, входы которого связаны с датчиками

Figure 00000002
и n2, а выход - с блоком 14 формирования программы ограничения положения направляющих аппаратов, первый и второй выходы которого связаны с блоком 15 логического ограничения.The system also includes a unit 13 for generating a reduced frequency of rotation of the high pressure rotor, the inputs of which are connected to sensors
Figure 00000002
and n2, and the output is with block 14 forming the program for restricting the position of guide vanes, the first and second outputs of which are connected with block 15 of the logical restriction.

Система также оснащена блоком 16 формирования программы ограничения положения направляющих аппаратов, вход которого связан с приводом направляющих аппаратов компрессора, а выход - с третьим входом блока 15, выход которого связан со вторым входом переключателя 6.The system is also equipped with a block 16 for forming a program for limiting the position of guide vanes, the input of which is connected to the drive of the compressor guide vanes, and the output is connected to the third input of block 15, the output of which is connected to the second input of switch 6.

Все используемые в системе блоки и элементы являются известными и реализуют присущие им функции, их конкретное выполнение не является предметом патентной охраны и поэтому в материалах заявки указываются их выполняемые функции, а конкретное выполнение не раскрыто.All the blocks and elements used in the system are known and implement their inherent functions, their specific implementation is not subject to patent protection, and therefore their functions are indicated in the application materials, and the specific implementation is not disclosed.

Система управления положением направляющих аппаратов компрессора двухконтурного ГТД работает следующим образом.The control system of the position of the guide vanes of the compressor bypass gas turbine engine operates as follows.

В процессе работы ГТД и функционирования системы управления положение направляющих аппаратов регулируется приводом 7, параметры работы отслеживаются поименованными выше датчиками.During the operation of the gas turbine engine and the functioning of the control system, the position of the guide vanes is regulated by the drive 7, the operation parameters are monitored by the sensors named above.

Показания датчиков

Figure 00000002
и n1 поступают на входы блока 10, где по известной формулеSensor readings
Figure 00000002
and n1 enter the inputs of block 10, where according to the well-known formula

Figure 00000003
Figure 00000003

определяется значение приведенной частоты вращения ротора компрессора низкого давления. Указанная в формуле зависимость может быть реализована гидромеханическим регулятором в виде профиля его пространственного кулачка или в виде формулы в программе процессора цифрового регулятора.the value of the reduced rotor speed of the low-pressure compressor is determined. The dependence indicated in the formula can be implemented by a hydromechanical controller in the form of a profile of its spatial cam or in the form of a formula in the processor program of a digital controller.

Полученный сигнал (n1пр) с блока 10 поступает на блок 11, где по наперед заданной функциональной зависимости πвпрог=f(nпр) определяется заданное значение степени сжатия воздуха в вентиляторе. Указанная функциональная зависимость определяется, например, как совокупность точек на напорных ветвях вентилятора, соответствующих максимальному значению коэффициента полезного действия компрессора. Блок 11 может быть реализован в виде профилированного кулачка регулятора или табличной функции, заданной в алгоритме программного обеспечения цифрового регулятора.The resulting signal (n1pr) from block 10 goes to block 11, where a prescribed functional relationship vprog π = f (n pr) is determined by the predetermined value of the degree of compression of air in the ventilator. The specified functional dependence is defined, for example, as a set of points on the pressure branches of the fan, corresponding to the maximum value of the compressor efficiency. Block 11 can be implemented in the form of a profiled cam of the controller or a table function defined in the algorithm algorithm of the digital controller.

С блока 11 управляющий сигнал (πвпрог) поступает на первый вход элемента сравнения 2.From block 11, the control signal (π forward ) is supplied to the first input of the comparison element 2.

Параллельно сигналы с датчиков p1 и р2 поступают на входы делителя 12, где определяется текущее значение степени сжатия воздуха в вентиляторе по формуле

Figure 00000004
. Существует многообразие известных средств реализации функции делителя как в гидромеханических, так и в электрических регуляторах.In parallel, the signals from the sensors p 1 and p 2 are fed to the inputs of the divider 12, where the current value of the degree of air compression in the fan is determined by the formula
Figure 00000004
. There is a variety of known means for implementing the divider function in both hydromechanical and electrical controllers.

Текущий сигнал (πвф) с блока 12 поступает на второй вход элемента сравнения 2, где вырабатывается сигнал разности (ошибки) между заданным и текущим значением степени сжатия воздуха в вентиляторе, то есть Δπввпрогвф. Блок сравнения может быть реализован, например, в виде мембранного механизма, на мембрану которого с разных сторон подается давление, с одной стороны пропорциональное πвпрог, на другую - пропорциональное πвф, прогиб мембраны будет соответствовать Δπв.Current signal (π WF) from block 12 is supplied to the second input of the comparator element 2, which is produced the difference signal (error) between the target current value and the degree of compression of air in the ventilator, i.e. a Δπ = π -π vprog WF. The comparison unit can be implemented, for example, in the form of a membrane mechanism, on the membrane of which pressure is applied from different sides, on the one hand proportional to π forwards , on the other hand proportional to π wf , the deflection of the membrane will correspond to Δπ c .

С элемента сравнения сигнал разности (Δπв) поступает на изодромный регулятор 3. Изодромный регулятор реализует известную передаточную функцию ПД регулятора:From the comparison element, the difference signal (Δπ in ) is supplied to the isodromic regulator 3. The isodromic regulator implements the known transfer function of the PD regulator:

Figure 00000005
Figure 00000005

гдеWhere

Р - преобразователь Лапласа

Figure 00000006
;P - Laplace Converter
Figure 00000006
;

K - коэффициент усиления;K is the gain;

τ, Т - постоянные времени числителя и знаменателя передаточной функции.τ, T are the time constants of the numerator and denominator of the transfer function.

Значения K, τ и Т выбираются при проведения синтеза регулятора из условия обеспечения заданных качества и быстродействия регулятора. Предварительно можно рекомендовать K=10, τ=0,5 и T=0,05. Изодромный регулятор может быть реализован как в цифровом исполнении, так и в гидромеханическом.The values of K, τ and T are selected during the synthesis of the controller from the condition of ensuring the specified quality and speed of the controller. Preliminarily, K = 10, τ = 0.5, and T = 0.05. The isodromic regulator can be implemented both in digital design and in hydromechanical.

С изодромного регулятора сигнал (Y1) поступает на блок 4, где он преобразуется в сигнал широтно-импульсной модуляции (ШИМ), что необходимо для преобразования электрического сигнала в гидравлический.From the isodromic controller, the signal (Y1) is sent to block 4, where it is converted into a pulse width modulation (PWM) signal, which is necessary for converting the electrical signal into a hydraulic one.

Сигнал (S) с блока 4 усиливается в блоке 5 и (обозначен как Y2) поступает на первый вход переключателя 6.The signal (S) from block 4 is amplified in block 5 and (denoted as Y2) is fed to the first input of switch 6.

Параллельно сигналы с датчиков

Figure 00000002
и n2 поступают на входы блока 13, где по известной формуле
Figure 00000007
определяется значение приведенной частоты вращения ротора компрессора высокого давления. Указанная зависимость может быть реализована в виде профиля пространственного кулачка в гидромеханическом регуляторе или в виде формулы в программе процессора цифрового регулятора.In parallel, signals from sensors
Figure 00000002
and n 2 enter the inputs of block 13, where according to the well-known formula
Figure 00000007
the value of the reduced rotor speed of the high-pressure compressor is determined. The indicated dependence can be realized in the form of a spatial cam profile in a hydromechanical regulator or in the form of a formula in the processor program of a digital regulator.

С блока 13 сигнал (n2пр) поступает на блок 14, где реализованы заранее выбранные функциональные зависимости αвна min=f(n2пр) и αвна max=f(n2пр), которые определяют допустимую зону замкнутого регулирования направляющих аппаратов компрессора низкого давления αвна. Блок 14 может быть реализован в виде пространственного кулачка в гидромеханическом регуляторе или в виде таблично заданных функций в алгоритме цифрового регулятора. Указанные зависимости αвна min=f(n2пр) и αвна max=f(n2пр) назначаются из условия безопасной работы двигателя, исключающие возникновение «помпажа».From block 13, the signal (n2pr) enters block 14, where the preselected functional dependences are realized α ex min = f (n 2pr ) and α ex max = f (n 2pr ), which determine the permissible closed-loop zone of the guiding apparatus of the low-pressure compressor α VNA . Block 14 can be implemented as a spatial cam in a hydromechanical regulator or in the form of tabulated functions in a digital controller algorithm. The indicated dependences α in min = f (n 2pr ) and α in max = f (n 2pr ) are assigned from the condition of safe operation of the engine, excluding the occurrence of "surge".

С блока 14 сигналы поступают на первый и второй входы блока 15, на третий вход которого поступает сигнал с блока 16, измеряющего положение направляющих аппаратов компрессора низкого давления αвна. Блок 15 может быть реализован в гидравлическом или электронном исполнении и реализует логическую функцию, ограничивающую величину αвна, αвна min≤αвна≤αвна max. В гидромеханических регуляторах функция ограничения реализуется в известных механизмах под названием гидроупоры. При выходе значения αвна за предел αвна min или αвна max блок 15 подает сигнал на второй вход переключателя 6 на прерывание сигнала управляющего сигнала с блока 5 на привод 7, что необходимо для ограничения значения αвна. Переключатель 6 представляет собой электрическое или гидромеханическое реле, контакты которого замкнуты, если αвна находится в зоне ограничения, и разомкнуты если он находится вне зоны ограничения.From block 14, the signals are fed to the first and second inputs of block 15, the third input of which receives a signal from block 16, which measures the position of the guide vanes of the low-pressure compressor αvna . Block 15 may be implemented in a hydraulic or electronic performance and realizes logic function VNA limit value α, α VNA min ≤α VNA ≤α VNA max. In hydromechanical regulators, the limiting function is realized in well-known mechanisms called hydrocouples. When the output value α limit for VNA VNA α α min or max VNA unit 15 sends a signal to the second input of the switch 6 to an interrupt signal from the control signal unit 5 to the actuator 7, which is necessary to limit the values of α VNA. The switch 6 is an electrical or hydromechanical relay whose contacts are closed when α is in the area VNA restrictions, and open if it is outside the restricted zone.

С переключателя 6 управляющий сигнал (Y3) поступает на привод 7, который и регулирует положение направляющих аппаратов.From the switch 6, the control signal (Y3) is supplied to the actuator 7, which controls the position of the guide vanes.

Использование данной системы позволяет обеспечить работу ГТД при максимальном значении коэффициента полезного действия компрессора и сохранить необходимые запасы его газодинамической устойчивости.Using this system allows ensuring the operation of a gas turbine engine at the maximum value of the compressor efficiency and preserving the necessary reserves of its gas-dynamic stability.

Claims (1)

Система управления положением направляющих аппаратов компрессора двухконтурного газотурбинного двигателя, содержащая привод направляющих аппаратов компрессора, блок формирования программного значения степени сжатия воздуха в вентиляторе, выход которого связан с первым входом элемента сравнения, второй вход которого связан с выходом делителя, отличающаяся тем, что система оснащена блоком формирования приведенной частоты вращения ротора низкого давления, входы которого имеют возможность соединения с датчиками частоты вращения ротора низкого давления и температуры воздуха на входе в двигатель, а выход - с входом блока формирования программного значения степени сжатия воздуха в вентиляторе, последовательно соединенными блоками формирования приведенной частоты вращения ротора высокого давления, формирования программы ограничения положения направляющих аппаратов, логического ограничения, входы блока формирования приведенной частоты вращения ротора высокого давления имеют возможность соединения с датчиками частоты вращения ротора высокого давления и температуры воздуха на входе в двигатель, причем система снабжена блоком измерения положения направляющих аппаратов компрессора низкого давления, вход которого связан с приводом направляющих аппаратов компрессора, а выход - со входом блока логического ограничения, входы делителя имеют возможность соединения с датчиками давления воздуха за и перед вентилятором, выход элемента сравнения связан с изодромным регулятором, выход которого связан со входом блока широтно-импульсной модуляции, выход которого связан через усилитель с первым входом переключателя, со вторым входом которого связан выход блока логического ограничения, а выход переключателя связан с приводом направляющих аппаратов компрессора. A control system for the position of the guide vanes of the compressor of a dual-circuit gas turbine engine, comprising a drive for the guide vanes of the compressor, a unit for generating a program value for the degree of air compression in the fan, the output of which is connected to the first input of the comparison element, the second input of which is connected to the output of the divider, characterized in that the system is equipped with a unit the formation of the reduced rotor speed of the low pressure rotor, the inputs of which are able to connect with the rotational speed sensors of the mouth low pressure and air temperature at the inlet to the engine, and the output with the input of the unit for forming the program value of the air compression ratio in the fan, sequentially connected units for the formation of the reduced frequency of rotation of the high pressure rotor, the formation of the program for limiting the position of guide vanes, logical limiting, the inputs of the forming unit reduced rotational speed of the high pressure rotor have the ability to connect with sensors of the rotational speed of the high pressure rotor and air at the inlet to the engine, and the system is equipped with a unit for measuring the position of the guide vanes of the low pressure compressor, the input of which is connected to the drive of the compressor guide vanes, and the output is connected to the input of the logical restriction block, the divider inputs can be connected to air pressure sensors behind and in front of the fan , the output of the comparison element is connected to the isodromic regulator, the output of which is connected to the input of the pulse-width modulation unit, the output of which is connected through the amplifier to the first input lyuchatelya, the second input of which is connected the output of the logical block limit, and the switch output is connected to drive compressor guide apparatus.
RU2009148954/06A 2009-12-30 2009-12-30 Control system of position of guide vanes of compressor of double-flow gas turbine engine RU2422682C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009148954/06A RU2422682C1 (en) 2009-12-30 2009-12-30 Control system of position of guide vanes of compressor of double-flow gas turbine engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009148954/06A RU2422682C1 (en) 2009-12-30 2009-12-30 Control system of position of guide vanes of compressor of double-flow gas turbine engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2422682C1 true RU2422682C1 (en) 2011-06-27

Family

ID=44739267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009148954/06A RU2422682C1 (en) 2009-12-30 2009-12-30 Control system of position of guide vanes of compressor of double-flow gas turbine engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2422682C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2488009C2 (en) * 2011-10-10 2013-07-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" Method of control over gas turbine engine compressor distributors
RU2514460C1 (en) * 2013-04-17 2014-04-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют") Method of diagnostics of axial-flow compressor distributor
RU2623605C1 (en) * 2016-08-09 2017-06-28 Публичное акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ПАО "УМПО" Control method of aircraft jet turbine bypass engine
RU2623849C1 (en) * 2016-08-09 2017-06-29 Публичное акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ПАО "УМПО" Aeronautic bypass turbofan engine control method

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2488009C2 (en) * 2011-10-10 2013-07-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" Method of control over gas turbine engine compressor distributors
RU2514460C1 (en) * 2013-04-17 2014-04-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют") Method of diagnostics of axial-flow compressor distributor
RU2623605C1 (en) * 2016-08-09 2017-06-28 Публичное акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ПАО "УМПО" Control method of aircraft jet turbine bypass engine
RU2623849C1 (en) * 2016-08-09 2017-06-29 Публичное акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ПАО "УМПО" Aeronautic bypass turbofan engine control method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10208678B2 (en) Gas turbine combustion control device and combustion control method and program therefor
US7472541B2 (en) Compressor control unit and gas turbine power plant including this unit
EP3176405B1 (en) Two-shaft gas turbine having steam injection mechanism
EP2808493B1 (en) Two-shaft gas turbine
RU2337250C2 (en) Method of controlling gas turbine engine in acceleration and throttling dynamic conditions
RU2422682C1 (en) Control system of position of guide vanes of compressor of double-flow gas turbine engine
KR101913975B1 (en) Control device, system, and control method, and power control device, gas turbine, and power control method
US10550716B2 (en) Gas turbine inlet guide vane control device, system and control method
US11047315B2 (en) Control device for gas turbine and control method for gas turbine
US8749085B2 (en) Gas turbine control device and generating system
RU2425255C1 (en) Control method of position of guide vanes of compressor of gas turbine engine
RU2631974C2 (en) Gas-turbine engine with augmented combustion chamber operation mode and its actualization system
JPH01151727A (en) Method and device for controlling gas turbine
EP2846021B1 (en) Two-shaft gas turbine
RU2432501C1 (en) Control method of position of guide vanes of compressor of gas turbine engine
JP2011256788A (en) Gas turbine
RU97455U1 (en) GAS-TURBINE ENGINE COMPRESSOR POSITION CONTROL DEVICE
RU2623849C1 (en) Aeronautic bypass turbofan engine control method
KR20140135260A (en) Method for determining at least one firing temperature for controlling a gas turbine and gas turbine for performing the method
US20170089268A1 (en) Gas turbine combustion control device and combustion control method and program therefor
RU112725U1 (en) GAS-TURBINE ENGINE COMPRESSOR POSITION CONTROL SYSTEM
RU2634997C2 (en) Gas-turbine engine with afterburner operation mode and its actualization system
RU94636U1 (en) GAS-TURBINE ENGINE COMPRESSOR POSITION CONTROL DEVICE
RU2488009C2 (en) Method of control over gas turbine engine compressor distributors
CN102953837A (en) Gas turbine apparatus, the controlling means thereof, and control method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20170622

PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20190801