RU2425255C1 - Control method of position of guide vanes of compressor of gas turbine engine - Google Patents

Control method of position of guide vanes of compressor of gas turbine engine Download PDF

Info

Publication number
RU2425255C1
RU2425255C1 RU2010105753/06A RU2010105753A RU2425255C1 RU 2425255 C1 RU2425255 C1 RU 2425255C1 RU 2010105753/06 A RU2010105753/06 A RU 2010105753/06A RU 2010105753 A RU2010105753 A RU 2010105753A RU 2425255 C1 RU2425255 C1 RU 2425255C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
compressor
values
guide vanes
engine
air flow
Prior art date
Application number
RU2010105753/06A
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 RU2010105753/06A priority Critical patent/RU2425255C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2425255C1 publication Critical patent/RU2425255C1/en

Links

Landscapes

  • Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps. ^ SUBSTANCE: air temperature and pressure at the engine inlet and compressor outlet, as well as rotor rotation speed of compressor is measured; as per air temperature values at the engine inlet and rotor rotation speed of compressor the control signal of the specified rotor rotation speed of compressor is shaped; at that, as per values of the specified rotor rotation speed of compressor and air temperature at the engine inlet the programme values of the specified air flow rate of compressor are also shaped; the obtained programme values are added and the obtained programme control signal of the specified compressor air flow is compared to actual value of the specified air flow rate through compressor; difference signal of programme and actual values, air flow rate is shaped; the obtained control signal is supplied to actuator of control drive of guide vanes of compressor. ^ EFFECT: maintaining maximum efficiency value of compressor and its gas dynamic stability margins. ^ 1 dwg

Description

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

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.Currently, aircraft gas turbine engines, especially maneuverable aircraft, operate almost constantly under variable conditions under various internal and external disturbances, in addition, to maintain high traction characteristics and minimize specific fuel consumption, it is necessary to maintain a given working line on compressor characteristics.

Положение направляющих аппаратов компрессоров, используемых в таких ГТД, регулируется различным образом.The position of the guide vanes of the compressors used in such gas turbine engines is regulated in various ways.

Так, например, известен 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.So, for example, a method for automatic control of a gas turbine engine is known, 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 pressure pulsations and calculate the power spectral density in the operating range frequencies, compare their power at characteristic frequencies with the standard and, depending on the results of the comparison, adjust the installation angles of the guiding apparatus Comrade compressor.

(См. опубликованную заявку РФ №97107079, кл. F02C 9/28, 1997 г.)(See published application of the Russian Federation No. 97107079, CL F02C 9/28, 1997)

Данный способ учитывает только изменение температуры воздушного потока на входе в ГТД и его пульсации, что не позволяет осуществлять эффективное регулирование ГТД на изменяющихся режимах работы.This method 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.

Известен способ управления ГТД, при котором измеряют температуру и давление воздуха на входе в двигатель, давление в двигателе и частоту вращения ротора двигателя соответствующими датчиками температуры, давления и частоты вращения и осуществляют управление двигателем в соответствии с алгоритмом, использующим сигналы датчиков параметров воздуха на входе для формирования заданных значений регулируемых параметров системы автоматического управления, причем при отказе какого-либо одного из датчиков параметров воздуха на входе в двигатель проводят "виртуальное" измерение сигнала отказавшего датчика, для чего предварительно формируют функциональную зависимость между давлением в двигателе и частотой вращения в приведенных координатах, а для приведения используют соотношения: для приведения давления соотношение Рпр=1,033Р/Р1, где Рпр - приведенное значение давления двигателя, Р - давление в двигателе, P1 - давление воздуха, и для приведения частоты вращения - соотношение

Figure 00000001
, где nпр - приведенное значение частоты вращения, n - частота вращения, Твх - температура воздуха на входе, и при "виртуальном" измерении сигнала отказавшего датчика сначала определяют приведенное значение одного из этих параметров по сигналу работающего датчика параметра воздуха на входе в двигатель, определяют соответствующее ему значение другого приведенного параметра по функциональной зависимости и вводят его значение в другое соотношение для приведения, а затем вычисляют по нему значение сигнала отказавшего датчика и вычисленное значение вводят в систему автоматического управления для формирования заданных значений регулируемых параметров, при этом для ГТД с переменной геометрией проточной части за счет изменения направляющих аппаратов компрессора функциональную зависимость в приведенных координатах формируют при различных положениях регулирующих органов в виде семейства кривых или аналитической зависимости, а при "виртуальном" измерении сигнала отказавшего датчика дополнительно замеряют текущее положение регулирующего органа и определяют "виртуальное" измерение сигнала отказавшего датчика.There is a known method of controlling a gas turbine engine, in which the temperature and pressure of the air at the engine inlet, the pressure in the engine and the rotor speed of the engine are measured by the corresponding temperature, pressure and speed sensors and the engine is controlled in accordance with an algorithm using the signals of the input air parameters sensors for the formation of the set values of the adjustable parameters of the automatic control system, and in case of failure of any one of the sensors of the air parameters at the engine inlet l carried "virtual" measurement failed sensor signal, which pre-form the functional relationship between the pressure and the engine rotational speed in reduced coordinates, and is used for driving the relation: to bring the pressure ratio P ave = 1,033R / P 1, where P ave - reduced value of the engine pressure, P is the pressure in the engine, P 1 is the air pressure, and to bring the rotation speed, the ratio
Figure 00000001
, where n pr is the reduced value of the rotational speed, n is the rotational speed, T in is the air temperature at the inlet, and in the "virtual" measurement of the signal of the failed sensor, the reduced value of one of these parameters is first determined by the signal of the working sensor of the air parameter at the engine inlet , determine the corresponding value of the other reduced parameter according to the functional dependence and enter its value into another ratio for reduction, and then calculate the value of the signal of the failed sensor and calculated the nomenclature is introduced into the automatic control system for the formation of predetermined values of the controlled parameters, while for gas turbine engines with variable geometry of the flow part due to a change in the compressor guide vanes, the functional dependence in the given coordinates is formed at different positions of the regulating organs in the form of a family of curves or an analytical dependence, and with " virtual "measuring the signal of the failed sensor additionally measure the current position of the regulatory body and determine the" virtual " Measuring a failed sensor signal.

(См. опубликованную заявку №2006114247, кл. F02C 9/28, 2006 г.)(See published application No. 2006114247, CL F02C 9/28, 2006)

Данный способ характеризуется значительной инерционностью и невысокой точностью.This method is characterized by significant inertia and low accuracy.

Известен способ управления ГТД, содержащий 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.A known method of controlling a gas turbine engine, comprising a device for controlling the supply of fuel to the main combustion chamber, is closed to the 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 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 section, 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 operation of the system, the engine control lever through the fuel supply circuit of the main combustion chamber brings the engine to an 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.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.

(См. патент РФ №2007599, кл.P02C 7/26, 1994 г.)(See RF patent No.2007599, class P02C 7/26, 1994)

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 known gas turbine engine control system, it should be noted that in it the position of the guide vanes 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 its reserves of gas-dynamic stability.

Известен способ управления ГТД, согласно которому измеряют положение рычага управления ГТД, частоту вращения ротора ГТД, температуру газов за турбиной, давление воздуха за компрессором и формируют управляющее воздействие на расход топлива в камеру сгорания ГТД, по измеренной частоте вращения ротора ГТД и температуре воздуха на входе в ГТД формируют значение приведенной частоты вращения ротора ГТД и формируют заданное положение направляющего аппарата компрессора, сравнивают его с измеренным положением направляющего аппарата и по величине рассогласования между заданным и измеренным значениями формируют управляющее воздействие на привод направляющего аппарата, при этом контролируют величину рассогласования между заданным и измеренным значениями положения направляющего аппарата и, если рассогласование превышает наперед заданную величину, определяемую по результатам испытания ГТД на запас газодинамической устойчивости компрессора, ограничивают темп изменения расхода топлива.There is a known method of controlling a gas turbine engine, according to which the position of the gas-turbine engine control lever, the gas-turbine engine rotor speed, the gas temperature behind the turbine, the air pressure behind the compressor are measured and a control effect is formed on the fuel consumption in the gas-turbine engine combustion chamber, based on the measured gas-turbine engine rotor frequency and the inlet air temperature in the gas turbine engine the value of the reduced rotor speed of the gas turbine engine is formed and the target position of the compressor guide apparatus is formed, it is compared with the measured position of the guide vanes and the mismatch between the set and measured values form the control action on the drive of the guide apparatus, while the mismatch between the set and measured values of the position of the guide apparatus is controlled and, if the mismatch exceeds the predetermined value determined by the gas turbine engine’s gas-dynamic stability test, the tempo is limited changes in fuel consumption.

(См. патент РФ №2379534, кл. F02C 9/00, 2010 г. - наиболее близкий аналог.)(See RF patent No. 2379534, CL F02C 9/00, 2010 - the closest analogue.)

В результате анализа известного способа необходимо отметить, что он характеризуется невысокой точностью, так как основан на контроле небольшого количества параметров.As a result of the analysis of the known method, it should be noted that it is characterized by low accuracy, as it is based on the control of a small number of parameters.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа управления положением направляющих аппаратов компрессора ГТД, обеспечивающего заданное положение рабочей линии на напорных ветках характеристики компрессора и тем самым сохранение максимального значения коэффициента полезного действия компрессора и его запасов газодинамической устойчивости за счет изменения положения направляющих аппаратов таким образом, что однозначно сохраняется заданное значение приведенного расхода воздуха компрессора для каждой приведенной частоты вращения ротора компрессора: Gпр=f(nпр), причем указанная зависимость назначается из условия получения максимального значения коэффициента полезного действия компрессора и необходимых его запасов газодинамической устойчивости.The objective of the present invention is to develop a method for controlling the position of the guide vanes of a gas turbine compressor, providing a predetermined position of the working line on the pressure branches of the compressor characteristics and thereby preserving the maximum value of the compressor efficiency and its gas-dynamic stability reserves by changing the position of the guide vanes in such a way that set value of reduced compressor air flow for each reduced part you compressor rotor: G ave = f (n pr), wherein said dependency is assigned from the conditions for obtaining the maximum value of the efficiency of the compressor and its reserves required dynamic stability.

Поставленная задача обеспечивается тем, что в способе управления положением направляющих аппаратов компрессора газотурбинного двигателя, согласно которому в процессе работы двигателя отслеживают положение направляющих аппаратов компрессора, сравнивают его с программным значением, по результатам сравнения формируют управляющий сигнал, который подают на исполнительный механизм привода управления направляющими аппаратами компрессора, новым является то, что дополнительно измеряют температуру и давление воздуха на входе в двигатель и на выходе из компрессора, а также частоту вращения ротора компрессора, по значениям температуры воздуха на входе в двигатель и частоты вращения ротора компрессора формируют управляющий сигнал приведенной частоты вращения ротора компрессора, причем дополнительно по аргументам значений приведенной частоты вращения ротора компрессора и температуре воздуха на входе в двигатель формируют программные значения приведенного расхода воздуха компрессора, суммируют полученные приведенные программные значения и полученный программный управляющий сигнал приведенного расхода воздуха компрессора сравнивают с текущим значением приведенного расхода воздуха через компрессор, формируют сигнал разности программного и текущего значений, расхода воздуха, который подают на исполнительный механизм привода управления направляющими аппаратами компрессора.The task is ensured by the fact that in the method of controlling the position of the guide vanes of the compressor of a gas turbine engine, according to which the position of the compressor guide vanes is monitored during the operation of the engine, it is compared with the program value, and a control signal is generated from the comparison results, which is fed to the actuator of the guide vanes control drive compressor, new is that they additionally measure the temperature and air pressure at the engine inlet at the compressor outlet, as well as the compressor rotor speed, the control signal of the reduced compressor rotor speed is generated from the values of the air temperature at the engine inlet and the compressor rotor speeds, moreover, the arguments of the values of the reduced compressor rotor speed and the inlet air temperature the engine is formed by the programmed values of the reduced airflow of the compressor, the obtained reduced programmed values and the obtained programmed control are summarized the above-governing signal compressor air flow is compared with the current value of the reduced air flow through the compressor, the difference signal is formed of software and the current values of air flow which is fed to the actuator drive control guide vanes of the compressor.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена схема системы управления, реализующей заявленный способ.The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of a control system that implements the claimed method.

В данной схеме управление положением направляющих аппаратов 1 компрессора ГТД осуществляется приводом 2.In this scheme, the position of the guide vanes 1 of the gas turbine engine is controlled by the drive 2.

Исполнительный механизм привода 2 связан с выходом регулятора 3, вход которого связан с выходом элемента сравнения 4. Первый вход элемента сравнения связан с выходом блока 5 вычисления приведенного расхода воздуха.The actuator actuator 2 is connected to the output of the controller 3, the input of which is connected to the output of the comparison element 4. The first input of the comparison element is connected to the output of the unit 5 for calculating the reduced air flow.

Первый вход блока 5 имеет возможность соединения с датчиком положения направляющих аппаратов компрессора (данный датчик, как и иные датчики, упомянутые в описании, на схеме не показан).The first input of block 5 has the ability to connect with the position sensor of the compressor guide vanes (this sensor, like other sensors mentioned in the description, is not shown in the diagram).

Второй вход блока 5 имеет возможность соединения с датчиком температуры воздуха на входе в ГТД.The second input of block 5 has the ability to connect with a temperature sensor at the entrance to the gas turbine engine.

Третий вход блока 5 имеет возможность соединения с датчиком давления воздуха на входе в двигатель.The third input of block 5 is capable of being connected to an air pressure sensor at the engine inlet.

Четвертый вход блока 5 имеет возможность соединения с датчиком давления воздуха (Рк) на выходе из компрессора.The fourth input of block 5 has the ability to connect with an air pressure sensor (P to ) at the outlet of the compressor.

Устройство также содержит первый 6 и второй 7 программные блоки управления расходом воздуха. Выходы данных блоков связаны с первым и вторым входами сумматора 8, выход которого связан со вторым входом элемента сравнения 4.The device also contains the first 6 and second 7 program blocks of air flow control. The outputs of these blocks are connected with the first and second inputs of the adder 8, the output of which is connected with the second input of the comparison element 4.

Вход блока 7 имеет возможность связи с датчиком температуры воздуха на входе в ГТД, а вход блока 6 связан с выходом блока 9 вычисления приведенной частоты вращения ротора компрессора, выход которого также связан с пятым входом блока 5, а вход блока 9 имеет возможность соединения с датчиком частоты вращения ротора компрессора.The input of block 7 has the ability to communicate with the temperature sensor at the entrance to the gas turbine engine, and the input of block 6 is connected to the output of block 9 for calculating the reduced rotor speed of the compressor rotor, the output of which is also connected to the fifth input of block 5, and the input of block 9 has the ability to connect to the sensor compressor rotor speed.

Второй вход блока 9 имеет возможность соединения с датчиком температуры воздуха на входе в ГТД.The second input of block 9 has the ability to connect with a temperature sensor at the entrance to the gas turbine engine.

Все используемые в устройстве блока 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 elements used in the device of the block 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.

Способ управления положением направляющих аппаратов компрессора ГТД осуществляется следующим образом.The method of controlling the position of the guide vanes of the compressor GTE is as follows.

В процессе работы ГТД и функционирования системы управления положение направляющих аппаратов 1 регулируется приводом 2 и отслеживается датчиком положения направляющих аппаратов.During the operation of the gas turbine engine and the functioning of the control system, the position of the guide vanes 1 is regulated by the drive 2 and monitored by the position sensor of the guide vanes.

Показания датчика температуры воздуха на входе в ГТД (Твх) поступают на входы блоков 5, 7, 9. Значение частоты вращения ротора компрессора (n) поступает на вход блока 9. Измеренное значение давления воздуха на входе (Рвх) с датчика давления воздуха на входе в двигатель поступает на один из входов блока 5. Значение положения направляющих аппаратов компрессора (αвна) с датчика поступает на один из входов блока 5. Значение давления воздуха на выходе из компрессора (Рк) поступает на один из входов блока 5.The readings of the air temperature sensor at the inlet of the gas turbine engine (T in ) enter the inputs of blocks 5, 7, 9. The value of the compressor rotor speed (n) goes to the input of the block 9. The measured value of the air pressure at the inlet (P I ) from the air pressure sensor at the inlet of the engine, it enters one of the inputs of block 5. The value of the position of the compressor guide vanes (α vna ) from the sensor goes to one of the inputs of block 5. The value of the air pressure at the outlet of the compressor (P to ) enters one of the inputs of block 5.

В блоке 9 поступившие сигналы (Твх) и (n) обрабатываются по зависимости:

Figure 00000002
. Сформированный в блоке 9 управляющий сигнал приведенной частоты вращения ротора компрессора (nпр) поступает на вход блока 6, в котором по наперед заданной функциональной зависимости
Figure 00000003
вычисляется второе слагаемое
Figure 00000004
программного значения приведенного расхода воздуха компрессора. Данная функциональная зависимость может быть реализована, например, в табличной форме в памяти цифрового процессора устройства управления положением направляющих аппаратов компрессора газотурбинного двигателя или в виде нелинейного кулачка при реализации данного устройства в гидромеханическом исполнении.In block 9, the received signals (T I ) and (n) are processed according to:
Figure 00000002
. Formed in block 9, the control signal of the reduced frequency of rotation of the compressor rotor (n CR ) is fed to the input of block 6, in which, in front of a predetermined functional dependence
Figure 00000003
the second term is calculated
Figure 00000004
program value of reduced compressor air flow. This functional dependence can be implemented, for example, in tabular form in the memory of the digital processor of the device for controlling the position of the guide vanes of the compressor of a gas turbine engine or in the form of a nonlinear cam when implementing this device in hydromechanical design.

Параллельно в блоке 7 по наперед заданной функциональной зависимости

Figure 00000005
вычисляется первое слагаемое
Figure 00000006
программного значения приведенного расхода воздуха компрессора. Данная функциональная зависимость может быть реализована, например, в табличной форме в памяти цифрового процессора устройства управления положением направляющих аппаратов компрессора газотурбинного двигателя или в виде нелинейного кулачка при реализации данного устройства в гидромеханическом исполнении.In parallel, in block 7 according to a predetermined functional dependence
Figure 00000005
the first term is calculated
Figure 00000006
program value of reduced compressor air flow. This functional dependence can be implemented, for example, in tabular form in the memory of the digital processor of the device for controlling the position of the guide vanes of the compressor of a gas turbine engine or in the form of a nonlinear cam when implementing this device in hydromechanical design.

Выходные сигналы

Figure 00000007
с блока 7 и
Figure 00000008
c блока 6 поступают на входы сумматора 8, в котором суммируются
Figure 00000009
для получения программного (заданного) значения приведенного расхода воздуха через компрессор
Figure 00000010
. Данный блок может быть реализован в виде одного из широко известных устройств сложения сигналов как в гидравлическом, так и электронном исполнении, например в виде обычной формулы суммирования в цифровом процессоре.Output signals
Figure 00000007
from block 7 and
Figure 00000008
c block 6 go to the inputs of the adder 8, which are summed
Figure 00000009
to obtain the programmed (set) value of the reduced air flow through the compressor
Figure 00000010
. This unit can be implemented as one of the well-known signal addition devices in both hydraulic and electronic versions, for example, in the form of a conventional summation formula in a digital processor.

С блока 8 полученный управляющий сигнал

Figure 00000011
поступает на второй вход элемента сравнения 4, на первый вход которого поступает с выхода блока 5 сигнал (Gпр), соответствующий текущему значению приведенного расхода воздуха через компрессор. Блок 5 может быть конструктивно реализован в виде цифрового процессора. Обработка поступающих в него сигналов (Рвх, nпр, Рк, αвна, Твх) осуществляется по зависимости Gпр=f(nпр,Рвх,Рк,Твх,αвна). Данная функциональная зависимость, наперед вычисленная по широко известным алгоритмам, применяемым при расчете характеристик осевых компрессоров, может быть реализована в виде таблицы или в виде известной регрессионной зависимости
Figure 00000012
, (где: К, а, α - заранее выбранные известным образом коэффициенты).From block 8 received control signal
Figure 00000011
arrives at the second input of the comparison element 4, the first input of which receives from the output of block 5 a signal (G CR ) corresponding to the current value of the reduced air flow through the compressor. Block 5 can be structurally implemented as a digital processor. The processing of the signals arriving in it (P in , n pr , P to , α vna , T in ) is carried out according to the dependence G pr = f (n pr , P I , R to , T I , v v ). This functional dependence, calculated in advance using well-known algorithms used in calculating the characteristics of axial compressors, can be implemented in the form of a table or in the form of a known regression dependence
Figure 00000012
, (where: К, а, α - coefficients preselected in a known manner).

В элементе сравнения 4 формируется сигнал ошибки ΔGпр (разности) между заданным программным значением

Figure 00000010
и текущим значением Gпр приведенного расхода воздуха
Figure 00000010
. Данный блок может быть реализован в виде одного из широко известных устройств вычитания сигналов (сумматор с инвертором одного из сигналов) как в гидравлическом, так и электронном исполнении, например в виде обычной формулы вычитания в цифровом процессоре.In comparison element 4 is formed straight error signal ΔG (difference) between the target instruction value
Figure 00000010
and the current value of G pr reduced air flow
Figure 00000010
. This unit can be implemented as one of the well-known signal subtraction devices (adder with inverter of one of the signals) both in hydraulic and electronic versions, for example, in the form of a conventional subtraction formula in a digital processor.

С выхода элемента сравнения 4 управляющий сигнал (ΔGпр) поступает на вход регулятора 3, где для обеспечения необходимых динамических характеристик устройства управления положением направляющих аппаратов компрессора газотурбинного двигателя реализована заданная передаточная функция, например ПИД регулятор (пропорционально-интегральный-дифференциальный) с наперед выбранными коэффициентами.From the output of the comparison element 4, the control signal (ΔG pr ) is fed to the input of the controller 3, where, to provide the necessary dynamic characteristics of the device for controlling the position of the guide vanes of the compressor of the gas turbine engine, a predetermined transfer function is implemented, for example, a PID controller (proportional-integral-differential) with coefficients selected in advance .

С регулятора 3 управляющий сигнал подается на исполнительный механизм привода 2, который в соответствии с полученным сигналом управляет положением направляющих аппаратов 1 компрессора так, чтобы ошибка (ΔGпр) стремилась к нулю.From controller 3, the control signal is supplied to the actuator actuator 2, which, in accordance with the received signal, controls the position of the compressor guide vanes 1 so that the error (ΔG pr ) tends to zero.

Использование данного устройства позволяет обеспечить заданное положение рабочей линии на напорных ветках характеристики компрессора и тем самым сохранение максимального значения коэффициента полезного действия компрессора и его запасов газодинамической устойчивости.Using this device allows you to provide a given position of the working line on the pressure branches of the compressor characteristics and thereby maintain the maximum value of the compressor efficiency and its reserves of gas-dynamic stability.

Claims (1)

Способ управления положением направляющих аппаратов компрессора газотурбинного двигателя, согласно которому в процессе работы двигателя отслеживают положение направляющих аппаратов компрессора, сравнивают его с программным значением, по результатам сравнения формируют управляющий сигнал, который подают на исполнительный механизм привода управления направляющими аппаратами компрессора, отличающийся тем, что дополнительно измеряют температуру, давление воздуха на входе в двигатель и давление воздуха на выходе из компрессора, а также частоту вращения ротора компрессора, по значениям температуры воздуха на входе в двигатель и частоты вращения ротора компрессора формируют управляющий сигнал приведенной частоты вращения ротора компрессора, причем дополнительно по аргументам значений приведенной частоты вращения ротора компрессора и температуре воздуха на входе в двигатель формируют программные значения приведенного расхода воздуха компрессора, суммируют полученные приведенные программные значения и полученный программный управляющий сигнал приведенного расхода воздуха компрессора, сравнивают с текущим значением приведенного расхода воздуха через компрессор, формируют сигнал разности программного и текущего значений расхода воздуха и полученный управляющий сигнал подают на исполнительный механизм привода управления направляющими аппаратами компрессора. The method of controlling the position of the guide vanes of the compressor of a gas turbine engine, according to which, during the operation of the engine, the position of the compressor vanes is monitored, compared with the program value, and a control signal is generated from the comparison results, which is fed to the actuator of the compressor guide vanes, characterized in that it further measure temperature, air pressure at the engine inlet and air pressure at the compressor outlet, and the compressor rotor speed, according to the values of the air temperature at the engine inlet and the compressor rotor speed, form the control signal of the reduced compressor rotor speed, and additionally, the programmed values of the reduced flow rate are formed from the arguments of the values of the compressor rotor speed and the air temperature at the engine inlet compressor air, summarize the obtained reduced program values and the received program control signal of the reduced of the compressor air flow, is compared with the current value of the reduced air flow through the compressor, a signal is generated of the difference between the program and current values of the air flow, and the resulting control signal is fed to the actuator of the compressor guide vanes.
RU2010105753/06A 2010-02-19 2010-02-19 Control method of position of guide vanes of compressor of gas turbine engine RU2425255C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010105753/06A RU2425255C1 (en) 2010-02-19 2010-02-19 Control method of position of guide vanes of compressor of gas turbine engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010105753/06A RU2425255C1 (en) 2010-02-19 2010-02-19 Control method of position of guide vanes of compressor of gas turbine engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2425255C1 true RU2425255C1 (en) 2011-07-27

Family

ID=44753611

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010105753/06A RU2425255C1 (en) 2010-02-19 2010-02-19 Control method of position of guide vanes of compressor of gas turbine engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2425255C1 (en)

Cited By (5)

* 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
CN104074786A (en) * 2014-06-12 2014-10-01 鞍钢股份有限公司 Compressor control method
RU2542631C1 (en) * 2014-02-27 2015-02-20 Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" System to control dual-shaft gas turbine compressor stator position
CN104696253A (en) * 2015-02-16 2015-06-10 溧阳市超强链条制造有限公司 Adjustment and control method of inlet guide blade of air compressor

Cited By (5)

* 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
RU2542631C1 (en) * 2014-02-27 2015-02-20 Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" System to control dual-shaft gas turbine compressor stator position
CN104074786A (en) * 2014-06-12 2014-10-01 鞍钢股份有限公司 Compressor control method
CN104696253A (en) * 2015-02-16 2015-06-10 溧阳市超强链条制造有限公司 Adjustment and control method of inlet guide blade of air compressor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2531488C2 (en) Vane angular position control system and method of optimisation of named angular position
RU2425255C1 (en) Control method of position of guide vanes of compressor of gas turbine engine
US10975776B2 (en) Adaptive fuel flow estimation with flow meter feedback
RU2337250C2 (en) Method of controlling gas turbine engine in acceleration and throttling dynamic conditions
CN101535616A (en) Control device for internal combustion engine with supercharger
RU2432501C1 (en) Control method of position of guide vanes of compressor of gas turbine engine
US8749085B2 (en) Gas turbine control device and generating system
RU97455U1 (en) GAS-TURBINE ENGINE COMPRESSOR POSITION CONTROL DEVICE
CN104632359A (en) Method to control a wastegate valve in a turbocharged internal combustion engine
US11739699B2 (en) Method of controlling the geometrical configuration of a variable geometry element in a gas turbine engine compressor stage
RU2422682C1 (en) Control system of position of guide vanes of compressor of double-flow gas turbine engine
RU94636U1 (en) GAS-TURBINE ENGINE COMPRESSOR POSITION CONTROL DEVICE
JP6134616B2 (en) 2-shaft gas turbine
JP6192707B2 (en) Method for determining at least one combustion temperature for controlling a gas turbine, and gas turbine for performing the method
EP3141725A1 (en) Control system and method of controlling a variable area gas turbine engine
RU2446300C1 (en) Method of controlling low-pressure rotor rpm in bypass gas turbine engine
RU2319025C1 (en) Gas-turbine engine control method
EP3974634A1 (en) Temperature based gas turbine control and method
RU2282737C2 (en) Method to control gas-turbine engine with free turbine
RU112725U1 (en) GAS-TURBINE ENGINE COMPRESSOR POSITION CONTROL SYSTEM
US11261790B2 (en) Systems and methods for controlling liquid flow to a turbine fogging array
RU2488009C2 (en) Method of control over gas turbine engine compressor distributors
RU2491527C2 (en) Method of gas turbine engine control at bench tests
RU2443890C1 (en) Method of controlling critical section area of two-stage gas turbine engine jet nozzle
RU2409751C2 (en) Method of controlling gas turbine engine

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