RU2476702C2 - Gas turbine engine fuel feed system - Google Patents
Gas turbine engine fuel feed system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2476702C2 RU2476702C2 RU2011101297/06A RU2011101297A RU2476702C2 RU 2476702 C2 RU2476702 C2 RU 2476702C2 RU 2011101297/06 A RU2011101297/06 A RU 2011101297/06A RU 2011101297 A RU2011101297 A RU 2011101297A RU 2476702 C2 RU2476702 C2 RU 2476702C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- line
- pump
- valve
- outlet
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 77
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Control Of Turbines (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Известны системы подачи топлива в газотурбинные двигатели (ГТД) на основе использования объемного топливного насоса с управляемым электроприводом [1].Known systems for supplying fuel to gas turbine engines (GTE) based on the use of a volumetric fuel pump with a controlled electric drive [1].
Для обеспечения герметичности в магистрали основной подачи топлива до момента достижения насосом величины необходимого расхода в основную магистраль на выходе насоса устанавливается подпорно-запорный клапан или распределитель топлива по коллекторам форсунок двигателя.To ensure tightness in the main fuel supply line until the pump reaches the required flow rate, a shut-off valve or fuel distributor for the engine injector manifolds is installed at the pump outlet to the main line.
Дозирование топлива в основную камеру сгорания ГТД осуществляется за счет управления частотой вращения вала насоса, приводимого управляемым электроприводом, а для изменения положения регулирующих органов в газовоздушном тракте двигателя используется позиционный электропривод вместо гидромеханических устройств, использующих топливо от насоса в качестве рабочей жидкости.Dosing of fuel into the main combustion chamber of a gas turbine engine is carried out by controlling the speed of the pump shaft driven by a controlled electric drive, and a positional electric drive is used instead of hydromechanical devices using fuel from the pump as a working fluid to change the position of regulatory bodies in the gas-air duct of the engine.
Преимуществом такой системы является существенное упрощение или исключение коробки приводов агрегатов двигателя, исключение перепуска избытка топлива и связанного с этим его перегрева при работе на высоте, а также отсутствие подвижных уплотнений приводного вала насоса в случае использования электродвигателя мокрого типа.The advantage of such a system is a significant simplification or elimination of the drive box of the engine assemblies, elimination of excess fuel bypass and its associated overheating when working at height, as well as the absence of movable pump drive shaft seals in the case of using a wet type electric motor.
Однако в такой системе подачи топлива невозможно обеспечить дополнительный отбор топлива на пусковые форсунки двигателя в процессе его запуска, поскольку такой отбор приведет к изменению подачи топлива в основную магистраль. Кроме того, использование управляемого электропривода для изменения положения регулирующих органов в газовоздушном тракте двигателя часто затруднено или невозможно в связи с высокой температурой в зоне их установки, что требует использования гидромеханических устройств и организации соответствующего отбора топлива от насоса, что также невозможно в указанной системе.However, in such a fuel supply system it is not possible to provide additional fuel extraction to the engine starting nozzles during its start-up, since such selection will lead to a change in the fuel supply to the main line. In addition, the use of a controlled electric drive to change the position of regulatory bodies in the gas-air path of the engine is often difficult or impossible due to the high temperature in the area of their installation, which requires the use of hydromechanical devices and the organization of appropriate fuel selection from the pump, which is also impossible in this system.
К недостаткам также относится сложность обеспечения точного дозирования минимального расхода топлива в связи с очень низким объемным кпд насоса на низких частотах вращения.The disadvantages also include the difficulty of accurately metering the minimum fuel consumption due to the very low volumetric efficiency of the pump at low speeds.
Технической задачей заявляемого изобретения является обеспечение возможности дополнительных отборов топлива на пусковые форсунки и нужды системы управления газовоздушным трактом двигателя и повышение точности дозирования топлива от минимального до максимального значений.The technical task of the claimed invention is to provide the possibility of additional fuel withdrawals to the starting nozzles and the needs of the engine gas-air duct control system and to increase the accuracy of fuel metering from minimum to maximum values.
Для решения этой технической задачи в систему подачи топлива в газотурбинный двигатель, включающую электроприводной топливный насос объемного действия с изменением подачи топлива за счет изменения частоты вращения электропривода и соединенную с выходом насоса основную магистраль подачи топлива с подпорно-запорным клапаном или распределителем топлива по коллекторам форсунок, согласно изобретению введена дополнительная магистраль от выхода насоса на его вход с установленным в ней клапаном постоянного расхода топлива в виде, например, комбинации установленного в дополнительной магистрали жиклера и регулирующего подпружиненного золотника, при этом вход и выход жиклера соединены с полостями свободного и подпружиненного торцов золотника соответственно, а кромка проточки на золотнике вместе с отверстием во втулке золотника образует в дополнительной магистрали канал переменного сечения.To solve this technical problem, the fuel supply system to the gas turbine engine includes an electric drive volumetric fuel pump with a change in the fuel supply due to a change in the rotational speed of the electric drive and the main fuel supply line connected to the pump outlet with a shut-off valve or fuel distributor for the nozzle manifolds, according to the invention, an additional line is introduced from the pump outlet to its inlet with a constant fuel flow valve installed in it in the form, for example , A play set in an additional line of the nozzle and a spring-loaded regulator valve, wherein the inlet and outlet orifice are connected with the cavities and the free ends of the spring-loaded spool, respectively, and the groove on the spool edge with the hole in the hub of the spool forms a further variable section line channel.
Кроме того, в дополнительной магистрали за клапаном постоянного расхода установлен подпорный клапан, перед которым отведена магистраль отборов топлива на пусковые форсунки или исполнительные устройства системы автоматического управления (САУ) двигателя.In addition, a backup valve is installed in the additional line behind the constant flow valve, in front of which the fuel line is allocated to the starting nozzles or actuators of the automatic control system (ACS) of the engine.
На фиг.1 изображена конструктивная схема системы подачи топлива в двигатель с выходом для отборов топлива; на фиг.2 - схема без отборов топлива.Figure 1 shows a structural diagram of a system for supplying fuel to the engine with an output for fuel withdrawals; figure 2 is a diagram without fuel withdrawals.
На схеме (фиг.1) условно показаны в виде блоков составляющие системы: ГТД со встроенным или установленным на коробке приводов генератором, регулирующие органы газовоздушного тракта, информационно-измерительная система, блок управления САУ (БУСАУ), блок управления электроприводом (БУЭ), электропривод топливного насоса (ЭТН) с датчиком положения ротора электродвигателя (ДПР), топливный насос (НТ) с фильтроэлементом (ФЭ) на входе и взаимосвязи между ними. Подача топлива в основную камеру сгорания ГТД осуществляется с выхода насоса по магистрали 1 с установленным в ней подпорно-запорным клапаном 2 или распределителем топлива (фиг.2) по коллекторам форсунок. Для осуществления отборов топлива в систему введена дополнительная магистраль 3 от выхода насоса (НТ) на его вход с установленными в ней клапаном постоянного расхода 4 и подпорным клапаном 5, между которыми выполнен выход топлива 6 для отборов расхода Gm на пусковые форсунки и регулирующие органы газовоздушного тракта ГТД. Клапан постоянного расхода 4 представляет собой, например, комбинацию установленного в дополнительной магистрали жиклера 7 и регулирующего подпружиненного золотника 8, при этом вход и выход жиклера соединены с полостями свободного и подпружиненного торцов золотника соответственно, а кромка 9 проточки на золотнике вместе с отверстием 10 во втулке золотника образует в магистрали канал переменного сечения.In the diagram (Fig. 1), the components of the system are conventionally shown in blocks: a gas turbine engine with a generator built-in or mounted on the drive box, gas-air duct regulating organs, an information-measuring system, an ACS control unit (BUSAU), an electric drive control unit (ECU), an electric drive a fuel pump (ETN) with a position sensor of the rotor of the electric motor (DPR), a fuel pump (NT) with a filter element (FE) at the input and the relationship between them. The fuel is supplied to the main combustion chamber of the gas turbine engine from the outlet of the pump along the line 1 with a stop-valve 2 installed in it or a fuel distributor (Fig. 2) to the nozzle manifolds. To carry out fuel withdrawals, an
Клапан постоянного расхода рассчитывается и настраивается на максимальный потребный отбор топлива от насоса или на минимально необходимый перепуск топлива для обеспечения устойчивого и точного дозирования минимального расхода топлива при отсутствии отборов за счет увеличения минимальной частоты вращения вала насоса.The constant flow valve is calculated and adjusted to the maximum required fuel take-off from the pump or to the minimum necessary fuel bypass to ensure stable and accurate dosing of the minimum fuel consumption in the absence of taps by increasing the minimum pump shaft speed.
В магистрали отбора расхода Gm на пусковые форсунки установлены жиклер 11 и подпорно-запорный клапан 12. Подача топлива в магистраль пусковых форсунок осуществляется при поступлении сигнала от БУСАУ на электромагнитный клапан (ЭМК) пусковых форсунок. При необходимости точного дозирования расхода топлива на пусковые форсунки вместо жиклера 11 устанавливается дополнительный клапан постоянного расхода.A nozzle 11 and a shut-off valve 12 are installed in the start-up flow line G m to the start-up nozzles. Fuel is supplied to the line of the start-up nozzles when a signal is received from the BUSAU to the solenoid valve (EMC) of the start-up nozzles. If you need accurate dosing of fuel consumption on the starting nozzles instead of the nozzle 11, an additional constant flow valve is installed.
Давление настройки подпорного клапана 5 в дополнительной магистрали выбирается исходя из заданных технических характеристик и максимального потребного давления для работы регулирующих органов управления САУ двигателя, а давление настройки подпорно-запорного клапана 2 или распределителя топлива по коллекторам форсунок в магистрали расхода Gm основного контура или основной магистрали должно быть выше этого значения.The setting pressure of the shut-off valve 5 in the auxiliary line is selected based on the specified technical characteristics and the maximum required pressure for the control of the engine control system, and the setting pressure of the shut-off valve 2 or fuel distributor for the nozzle manifolds in the flow line G m of the main circuit or main line must be above this value.
Система работает следующим образом. Суммарный расход топлива на выходе объемного насоса определяется частотой вращения вала, приводимого от электропривода. Клапан постоянного расхода 4 обеспечивает постоянный расход топлива в дополнительную магистраль отборов топлива. Расход топлива в дополнительную магистраль 3 определяется гидравлическим сопротивлением жиклера 7 и перепадом давления на нем, который поддерживается примерно постоянным подпружиненным золотником 8 клапана постоянного расхода 4. При расходе топлива в дополнительную магистраль, равном заданной величине, золотник находится в равновесии под действием перепада давлений на входе и выходе жиклера и противодействующей ему пружины.The system operates as follows. The total fuel consumption at the outlet of the volumetric pump is determined by the speed of the shaft driven by the electric drive. The constant flow valve 4 provides a constant fuel consumption in an additional line of fuel withdrawals. The fuel consumption in the
При снижении расхода топлива в дополнительную магистраль перепад давления на жиклере 7 уменьшается, и усилие затяжки пружины золотника 8 преодолевает усилие от перепада давлений. Золотник смещается, при этом кромка 9 проточки на золотнике открывает отверстие 10 во втулке золотника, увеличивая проходное сечение канала и снижая гидравлическое сопротивление дополнительной магистрали.With a decrease in fuel consumption in the additional line, the pressure drop across the jet 7 decreases, and the tightening force of the
Расход топлива перераспределяется в сторону увеличения расхода в дополнительную магистраль, перепад давления на жиклере 7 восстанавливается, и золотник приходит в новое состояние равновесия.Fuel consumption is redistributed in the direction of increasing consumption in an additional line, the pressure drop on the jet 7 is restored, and the spool comes into a new state of equilibrium.
Работа системы при увеличении расхода топлива в дополнительную магистраль протекает аналогичным образом. Тем самым поддерживается примерно постоянная подача топлива в дополнительную магистраль.The operation of the system with an increase in fuel consumption in the additional line flows in a similar way. This maintains an approximately constant supply of fuel to the additional line.
Результирующий расход Gm основного контура определяется разницей расходов на выходе насоса и расходом в дополнительную магистраль 3, что дает возможность регулировать подачу в основную магистраль изменением частоты вращения электропривода.The resulting flow rate G m of the main circuit is determined by the difference in flow rates at the pump outlet and the flow rate to the
При включении подачи пускового топлива или устройств управления часть топлива, прошедшая через клапан постоянного расхода, идет этим потребителям, остальное топливо через подпорный клапан 5 поступает на вход насоса. При этом перед подпорным клапаном поддерживается давление, соответствующее затяжке его пружины.When the starting fuel supply or control devices are turned on, part of the fuel that passed through the constant flow valve goes to these consumers, the rest of the fuel through the backup valve 5 enters the pump inlet. In this case, a pressure corresponding to the tightening of its spring is maintained in front of the backup valve.
При отсутствии необходимости в отборах топлива (фиг.2) подпорный клапан 5 не требуется, при этом заданный постоянный расход топлива перепускается напрямую через клапан постоянного расхода 4 на вход насоса.If there is no need for fuel withdrawals (Fig. 2), a backup valve 5 is not required, while a predetermined constant fuel consumption is bypassed directly through a constant flow valve 4 to the pump inlet.
Прекращение подачи топлива в основную магистраль может обеспечиваться выключением питания или снижением частоты вращения вала насоса от электропривода до значения, при котором суммарный расход топлива на выходе насоса станет равным или меньшим расхода топлива в дополнительную магистраль. В связи с более высокой настройкой давления открытия подпорно-запорного клапана 2 или распределителя топлива по коллекторам форсунок в основной магистрали по сравнению с подпорным клапаном 5 в дополнительной магистрали (или при его отсутствии), подача топлива в основную магистраль прекращается.The cessation of fuel supply to the main line can be achieved by turning off the power or by reducing the speed of the pump shaft from the electric drive to a value at which the total fuel consumption at the pump outlet becomes equal to or less than the fuel consumption in the additional line. Due to a higher setting of the opening pressure of the shut-off valve 2 or the fuel distributor for the nozzle manifolds in the main line as compared to the shut-off valve 5 in the secondary line (or in its absence), the fuel supply to the main line is cut off.
При этом обеспечиваются все необходимые потребности в отборах топлива.At the same time, all the necessary fuel withdrawal requirements are provided.
При выключении питания или остановке электропривода подача топлива прекращается как в основную, так и в дополнительную магистраль.When the power is turned off or the drive is stopped, the fuel supply stops both in the main and in the secondary line.
Реализация предлагаемой схемы подачи топлива в ГТД с использованием клапана постоянного расхода позволяет, кроме обеспечения дополнительного отбора топлива на пусковые форсунки и нужды системы управления газовоздушным трактом, обеспечить повышение точности дозирования топлива за счет осуществления регулирования в области более высокого объемного кпд насоса при более высокой частоте вращения электропривода.Implementation of the proposed scheme for supplying fuel to a gas turbine engine using a constant flow valve allows, in addition to providing additional fuel selection for start-up nozzles and the needs of the gas-air duct control system, to ensure improved fuel metering due to regulation in the region of a higher volumetric efficiency of the pump at a higher speed electric drive.
Источники информацииInformation sources
1. Белкин Ю.С. Системы управления на основе управляемого электропривода // Совершенствование систем управления ГТД и разработка новых аппаратурных решений: Отчет ЦИАМ. - М., 1999. - С.420-422.1. Belkin Yu.S. Control systems based on a controlled electric drive // Improving gas turbine engine control systems and developing new hardware solutions: TsIAM report. - M., 1999 .-- S. 420-422.
Claims (2)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAA201007361 | 2010-06-14 | ||
UAA201007361A UA97708C2 (en) | 2010-06-14 | 2010-06-14 | System of fuel supply to gas-turbine engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011101297A RU2011101297A (en) | 2012-07-20 |
RU2476702C2 true RU2476702C2 (en) | 2013-02-27 |
Family
ID=46847121
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011101297/06A RU2476702C2 (en) | 2010-06-14 | 2011-01-13 | Gas turbine engine fuel feed system |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2476702C2 (en) |
UA (1) | UA97708C2 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4034559A (en) * | 1975-12-02 | 1977-07-12 | Vasily Petrovich Dmitriev | Fuel feed control in a gas-turbine engine |
RU2008482C1 (en) * | 1991-03-26 | 1994-02-28 | Акционерное общество открытого типа "Завод топливной аппаратуры, г.Ярославль" | Control system of gas turbine engine |
RU2022142C1 (en) * | 1990-03-19 | 1994-10-30 | Акционерное общество "Омское машиностроительное конструкторское бюро" | Gas-turbine engine fuel supply and control systems |
RU3301U1 (en) * | 1993-12-08 | 1996-12-16 | Акционерное общество открытого типа "Завод топливной аппаратуры" | HYDRAULIC AUTOMATIC ACCELERATION OF A GAS-TURBINE ENGINE |
RU2228455C2 (en) * | 2002-08-15 | 2004-05-10 | ОАО "Омское машиностроительное конструкторское бюро" | Gas-turbine engine fuel supply and control system |
RU2338911C1 (en) * | 2007-05-10 | 2008-11-20 | ОАО "Омское машиностроительное конструкторское бюро" | Gas turbine engine fuel feed and adjustment two-channel system |
-
2010
- 2010-06-14 UA UAA201007361A patent/UA97708C2/en unknown
-
2011
- 2011-01-13 RU RU2011101297/06A patent/RU2476702C2/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4034559A (en) * | 1975-12-02 | 1977-07-12 | Vasily Petrovich Dmitriev | Fuel feed control in a gas-turbine engine |
RU2022142C1 (en) * | 1990-03-19 | 1994-10-30 | Акционерное общество "Омское машиностроительное конструкторское бюро" | Gas-turbine engine fuel supply and control systems |
RU2008482C1 (en) * | 1991-03-26 | 1994-02-28 | Акционерное общество открытого типа "Завод топливной аппаратуры, г.Ярославль" | Control system of gas turbine engine |
RU3301U1 (en) * | 1993-12-08 | 1996-12-16 | Акционерное общество открытого типа "Завод топливной аппаратуры" | HYDRAULIC AUTOMATIC ACCELERATION OF A GAS-TURBINE ENGINE |
RU2228455C2 (en) * | 2002-08-15 | 2004-05-10 | ОАО "Омское машиностроительное конструкторское бюро" | Gas-turbine engine fuel supply and control system |
RU2338911C1 (en) * | 2007-05-10 | 2008-11-20 | ОАО "Омское машиностроительное конструкторское бюро" | Gas turbine engine fuel feed and adjustment two-channel system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011101297A (en) | 2012-07-20 |
UA97708C2 (en) | 2012-03-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2744996B1 (en) | Split control unit | |
US8887752B2 (en) | Fuel staging system | |
JP5539525B2 (en) | Fuel supply circuit for aero engines | |
EP2318690B1 (en) | System for metering a fuel supply | |
US8590310B2 (en) | Passive equilization flow divider valve | |
EP2535644B1 (en) | Combustor fuel control systems with flow divider assemblies | |
EP1344916A2 (en) | Fuel system | |
EP2485109B1 (en) | Direct metering fuel system with constant servo flow | |
US9140190B2 (en) | Gas turbine engine fuel metering valve adapted to selectively receive fuel flow increase/decrease commands from the engine control and from the back-up fuel control | |
RU2194178C1 (en) | Gas turbine engine control system | |
RU2476702C2 (en) | Gas turbine engine fuel feed system | |
US4074521A (en) | Fuel control system for a gas turbine engine | |
EP2175119B1 (en) | Combined metering valve and pressure regulating valve | |
EP1676021A1 (en) | Method and system for fuel control in a gas turbine engine | |
RU2289708C2 (en) | Gas-turbine engine control device | |
RU2386838C1 (en) | Aircraft engine acs | |
RU2315884C1 (en) | Gas-turbine engine fuel system | |
RU2731077C2 (en) | Flow control system with a network of parallel connected fuel channels | |
RU2781732C1 (en) | Fuel supply regulation system in a gas turbine engine | |
GB1423361A (en) | Priming valve arrangement for liquid fuel supply system | |
RU2667201C1 (en) | Two-channel system for regulating fuel supply to gas turbine engine | |
RU1732736C (en) | Gas-turbine engine governing system | |
GB2511594A (en) | Low hysteresis fluid metering valve |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20130801 |