RU2480601C2 - Gas turbine engine start-up control method - Google Patents

Gas turbine engine start-up control method Download PDF

Info

Publication number
RU2480601C2
RU2480601C2 RU2011106704/06A RU2011106704A RU2480601C2 RU 2480601 C2 RU2480601 C2 RU 2480601C2 RU 2011106704/06 A RU2011106704/06 A RU 2011106704/06A RU 2011106704 A RU2011106704 A RU 2011106704A RU 2480601 C2 RU2480601 C2 RU 2480601C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
engine
air
temperature
pressure
starter
Prior art date
Application number
RU2011106704/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011106704A (en
Inventor
Юрий Петрович Дудкин
Виктор Александрович Гладких
Геннадий Викторович Фомин
Юрий Константинович Титов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "СТАР"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "СТАР" filed Critical Открытое акционерное общество "СТАР"
Priority to RU2011106704/06A priority Critical patent/RU2480601C2/en
Publication of RU2011106704A publication Critical patent/RU2011106704A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2480601C2 publication Critical patent/RU2480601C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: in addition, in order to increase the power of an air starter, the air supplied to the air starter turbine is heated due to combustion of fuel in it, the dosing of which is performed depending on pressure and temperature of air at the air starter inlet and gas temperature in the heating zone.
EFFECT: increase of available power of the air starter and improvement of the gas turbine engine start-up reliability.
1 dwg

Description

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

Известен способ управления запуском ГТД с гидромеханической САУ, Кеба И.В. «Летная эксплуатация вертолетных ГТД». - М.: Транспорт, 1976 г., с. 178, заключающийся в том, что в процессе запуска двигателя бортмеханик по показаниям прибора в кабине вертолета контролирует значение температуры газов за турбиной и, если температура становится выше заданного предела, выключает двигатель.A known method of controlling the launch of a gas turbine engine with hydromechanical self-propelled guns, I. Keba "Flight operation of helicopter gas turbine engines." - M .: Transport, 1976, p. 178, which consists in the fact that in the process of starting the engine, the flight engineer, according to the indications of the device in the helicopter cockpit, controls the gas temperature behind the turbine and, if the temperature rises above a predetermined limit, turns off the engine.

Недостатком известного способа является его низкая эффективность.The disadvantage of this method is its low efficiency.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является способ управления запуском ГТД, заключающийся в том, что включают воздушный стартер и начинают раскрутку ротора двигателя, измеряют частоту вращения ротора двигателя, давление и температуру воздуха на входе в двигатель, в зависимости от температуры и давления воздуха на входе в двигатель определяют расход топлива, необходимый для розжига камеры сгорания (КС) двигателя, и при достижении частотой наперед заданного значения, определяемого для каждого типа двигателя расчетно-экспериментальным путем и уточняемого в процессе ПСИ двигателя, подают расход розжига в КС.Closest to this invention, in technical essence, is a method for controlling the start of a gas turbine engine, which consists in turning on the air starter and starting the engine rotor, measuring the rotor speed of the engine, pressure and air temperature at the engine inlet, depending on the temperature and air pressure at the engine inlet, the fuel consumption necessary to ignite the combustion chamber (KS) of the engine is determined, and when the frequency reaches the predetermined value determined for each type of engine p countable and experimentally confirmed in the course of engine PSI is supplied to the ignition rate of the COP.

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

Располагаемая мощность турбины воздушного стартера (ВС) зависит от давления и температуры подаваемого на нее воздуха и снижается (из-за падения кпд) по мере выработки ресурса ВС.The available power of the air starter (AC) turbine depends on the pressure and temperature of the air supplied to it and decreases (due to a drop in efficiency) as the aircraft develops a resource.

Потребная мощность, необходимая для раскрутки ротора двигателя до частоты вращения, при которой возможен розжиг КС, по мере выработки ресурса двигателя растет (из-за износа механических частей ротора).The required power required for the rotation of the engine rotor to a rotational speed at which the ignition of the compressor is possible, as the engine resource is exhausted increases (due to wear of the mechanical parts of the rotor).

Таким образом, может возникнуть ситуация, когда из-за сочетания внешних (температура и давление воздуха) и внутренних (выработка ресурса механической части ротора двигателя) факторов запуск двигателя может оказаться невозможным по причине нехватки мощности ВС.Thus, a situation may arise when, due to a combination of external (temperature and air pressure) and internal (life of the mechanical part of the engine rotor) factors, starting the engine may not be possible due to a lack of aircraft power.

Это снижает надежность работы ГТД и является недопустимым для самолетов не только боевой авиации, но и гражданского воздушного флота.This reduces the reliability of the gas turbine engine and is unacceptable for aircraft not only combat aircraft, but also the civil air fleet.

Целью изобретения является повышение качества работы САУ ГТД и, как следствие, повышение надежности запуска ГТД.The aim of the invention is to improve the quality of work of self-propelled guns of gas turbine engines and, as a result, increase the reliability of launching gas turbines.

Поставленная цель достигается тем, что в способе управления запуском ГТД, заключающемся в том, что включают воздушный стартер и начинают раскрутку ротора двигателя, измеряют частоту вращения ротора двигателя, давление и температуру воздуха на входе в двигатель, в зависимости от температуры и давления воздуха на входе в двигатель определяют расход топлива, необходимый для розжига камеры сгорания (КС) двигателя, и при достижении частотой наперед заданного значения, определяемого для каждого типа двигателя расчетно-экспериментальным путем и уточняемого в процессе ПСИ двигателя, подают расход розжига в КС, дополнительно для повышения мощности воздушного стартера подогревают воздух, подаваемый на турбину воздушного стартера, за счет сжигания в нем топлива, дозирование которого осуществляют в зависимости от давления и температуры воздуха на входе в воздушный стартер и температуры газов в камере подогрева.This goal is achieved by the fact that in the method of controlling the start of a gas turbine engine, which consists in turning on the air starter and starting the engine rotor, measuring the rotor speed of the engine, pressure and air temperature at the engine inlet, depending on the temperature and air pressure at the inlet the fuel consumption necessary for ignition of the combustion chamber (CS) of the engine is determined in the engine, and when the frequency reaches a predetermined value determined for each engine type by the calculated-experimental way and the engine specified in the PSI process, the ignition flow is supplied to the compressor station, in addition to increase the power of the air starter, the air supplied to the air starter turbine is heated by burning fuel in it, dosing is carried out depending on the pressure and temperature of the air entering the air starter and gas temperatures in the heating chamber.

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

Устройство содержит последовательно соединенные блок 1 датчиков (БД), электронный регулятор 2 (ЭР), блок 3 исполнительных элементов (ИЭ), выходы которого подключены к дозатору 4 расхода топлива в основную КС, входной 5 и выходной 6 заслонкам ВС (на фигуре не показан), дозатору 7 расхода топлива в камеру подогрева воздуха (на фигуре не показана).The device contains serially connected block 1 of sensors (DB), electronic controller 2 (ER), block 3 of executive elements (IE), the outputs of which are connected to the metering unit 4 of the fuel consumption in the main compressor, input 5 and output 6 of the aircraft shutters (not shown ), the dispenser 7 of the fuel consumption in the chamber for heating the air (not shown in the figure).

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

По команде из кабины пилота «Запуск» ЭР 2 выдает команды в блок 3, по которым открываются входная 5 и выходная 6 заслонки ВС - включается ВС и начинается раскрутка ротора двигателя.On command from the cockpit “Start”, ER 2 issues commands to block 3, by which the input 5 and output 6 of the aircraft damper are opened - the aircraft is turned on and the engine rotor spins up.

С помощью БД 1 в ЭР 2 измеряют частоту вращения ротора двигателя, давление и температуру воздуха на входе в двигатель, в зависимости от температуры и давления воздуха на входе в двигатель определяют расход топлива, необходимый для розжига камеры сгорания (КС) двигателя.Using DB 1 in ER 2, the rotor speed of the engine, the pressure and temperature of the air at the engine inlet are measured, depending on the temperature and air pressure at the engine inlet, the fuel consumption necessary for igniting the combustion chamber (KS) of the engine is determined.

Так, например, для двигателя ПС-90А2 разработки ОАО «Авиадвигатель» это делают следующим образом:So, for example, for the PS-90A2 engine developed by Aviadvigatel OJSC, this is done as follows:

Figure 00000001
Figure 00000001

где Gт роз. - расход топлива, необходимый для розжига КС;where GT roses. - fuel consumption required for ignition of the compressor;

k - коэффициент коррекции расхода розжига по тепловому состоянию двигателя (зависит от температуры воздуха за компрессором, может меняться от 0,8 до 1,2, номинал равен 1,0);k is the coefficient of correction of the ignition flow according to the thermal state of the engine (it depends on the air temperature behind the compressor, it can vary from 0.8 to 1.2, the nominal value is 1.0);

Pвх - давление воздуха на входе в двигатель;Pin - air pressure at the engine inlet;

Tвх. - температура воздуха на входе в двигатель.Tvh. - air temperature at the engine inlet.

При достижении частотой вращения ротора двигателя наперед заданного значения, определяемого для каждого типа двигателя расчетно-экспериментальным путем и уточняемого в процессе ПСИ двигателя (для двигателя ПС-90А2 это значение равно 1200 об./мин), по команде ЭР 2 с помощью блока 3 и дозатора 4 подают расход розжига к форсункам КС (на фигуре не показаны).When the engine rotor speed reaches a predetermined value determined for each engine type by calculation and experimentation and specified in the engine PSI process (for the PS-90A2 engine, this value is 1200 rpm), by command ER 2 using block 3 and dispenser 4 serves the ignition flow to the nozzles of the COP (not shown in the figure).

Кроме этого, для повышения мощности ВС подогревают воздух, подаваемый через заслонку 5 на турбину ВС (на фигуре не показана), за счет сжигания в нем топлива, дозирование которого осуществляют по командам ЭР 2 с помощью блока 3 и дозатора 7 в зависимости от полученных из БД 1 значений давления и температуры воздуха на входе в ВС и температуры газов в камере подогрева (на фигуре не показана).In addition, to increase the power of the aircraft, the air supplied through the valve 5 to the aircraft turbine (not shown in the figure) is heated by burning fuel in it, dosing of which is carried out according to the ER 2 commands using block 3 and dispenser 7, depending on the received from DB 1 values of pressure and air temperature at the inlet of the aircraft and the temperature of the gases in the heating chamber (not shown in the figure).

Например, для двигателя 117С разработки ОАО НПО «Сатурн», г.Рыбинск, расход топлива, необходимый для подогрева воздуха, определяют следующим образом.For example, for the 117C engine developed by JSC NPO Saturn, Rybinsk, the fuel consumption necessary for heating the air is determined as follows.

Figure 00000002
Figure 00000002

где Gт пв - расход топлива, необходимый для подогрева воздуха;where GT pv - fuel consumption necessary for heating the air;

Pствг - давление воздуха на входе в ВС;Pstvg is the air pressure at the inlet of the aircraft;

Tвх. - температура воздуха на входе в ВС;Tvh. - air temperature at the inlet of the aircraft;

f(Tвх.) - вычисляется в соответствии с таблицей 1;f (Tin.) - calculated in accordance with table 1;

Tвых.вх. - температура газов в камере подогрева;Out.in - gas temperature in the heating chamber;

f(Tвых.вк) - вычисляется в соответствии с таблицей 2.f (Tout.ext) - calculated in accordance with table 2.

Таблица 1Table 1 Tвх. °СTvh. ° C -60-60 -40-40 -15-fifteen +15+15 +25+25 +40+40 +60+60 f2f2 0,70.7 0,80.8 1one 1one 1one 0,80.8 0,70.7

Таблица 2table 2 Tвых.вк °СTout.hc ° C 180180 220220 240240 280280 f1f1 1313 1010 1010 88

Таким образом, за счет подогрева воздуха обеспечивается повышение располагаемой мощности ВС и, как следствие, повышение надежности запуска ГТД.Thus, due to the heating of the air, an increase in the available power of the aircraft is ensured and, as a result, an increase in the reliability of the launch of the gas turbine engine.

Claims (1)

Способ управления запуском газотурбинного двигателя, заключающийся в том, что включают воздушный стартер и начинают раскрутку ротора двигателя, измеряют частоту вращения ротора двигателя, давление и температуру воздуха на входе в двигатель, в зависимости от температуры и давления воздуха на входе в двигатель определяют расход топлива, необходимый для розжига камеры сгорания (КС) двигателя, и при достижении частотой наперед заданного значения, определяемого для каждого типа двигателя расчетно-экспериментальным путем и уточняемого в процессе ПСИ двигателя, подают расход розжига в КС, отличающийся тем, что дополнительно для повышения мощности воздушного стартера подогревают воздух, подаваемый на турбину воздушного стартера, за счет сжигания в нем топлива, дозирование которого осуществляют в зависимости от давления и температуры воздуха на входе в воздушный стартер и температуры газов в зоне подогрева. A method for controlling the starting of a gas turbine engine, which consists in turning on the air starter and starting the engine rotor, measuring the engine rotor speed, pressure and air temperature at the engine inlet, depending on the temperature and air pressure at the engine inlet, determining fuel consumption, necessary for ignition of the combustion chamber (CS) of the engine, and when the frequency reaches a predetermined value determined for each type of engine by calculation and experimental means and specified in pr engine PSI process, supply the ignition flow to the compressor, characterized in that, in addition to increasing the power of the air starter, the air supplied to the air starter turbine is heated by burning fuel in it, which is dosed depending on the pressure and temperature of the air entering the air starter and gas temperature in the heating zone.
RU2011106704/06A 2011-02-22 2011-02-22 Gas turbine engine start-up control method RU2480601C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011106704/06A RU2480601C2 (en) 2011-02-22 2011-02-22 Gas turbine engine start-up control method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011106704/06A RU2480601C2 (en) 2011-02-22 2011-02-22 Gas turbine engine start-up control method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011106704A RU2011106704A (en) 2012-08-27
RU2480601C2 true RU2480601C2 (en) 2013-04-27

Family

ID=46937401

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011106704/06A RU2480601C2 (en) 2011-02-22 2011-02-22 Gas turbine engine start-up control method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2480601C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2679951C1 (en) * 2017-08-29 2019-02-14 Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") Air starter control device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB604392A (en) * 1944-11-14 1948-07-02 Oerlikon Maschf Improvements in or relating to a power plant
GB1165537A (en) * 1966-01-11 1969-10-01 Coal Industry Patents Ltd Improvements in Gas Turbine Systems
SU78649A1 (en) * 1947-11-01 1975-05-05 Air turbine locomotive
RU34207U1 (en) * 2003-07-17 2003-11-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И.Баранова" Gas turbine unit using the energy of a gas generator
RU43918U1 (en) * 2004-10-21 2005-02-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" GAS-TURBINE BOX USING GAS GENERATOR ENERGY
RU2260135C1 (en) * 2003-11-28 2005-09-10 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") Gas-turbine engine starting system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB604392A (en) * 1944-11-14 1948-07-02 Oerlikon Maschf Improvements in or relating to a power plant
SU78649A1 (en) * 1947-11-01 1975-05-05 Air turbine locomotive
GB1165537A (en) * 1966-01-11 1969-10-01 Coal Industry Patents Ltd Improvements in Gas Turbine Systems
RU34207U1 (en) * 2003-07-17 2003-11-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И.Баранова" Gas turbine unit using the energy of a gas generator
RU2260135C1 (en) * 2003-11-28 2005-09-10 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") Gas-turbine engine starting system
RU43918U1 (en) * 2004-10-21 2005-02-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" GAS-TURBINE BOX USING GAS GENERATOR ENERGY

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЧЕРКАСОВ Б.А. Автоматика и регулирование ВРД. - М.: Машиностроение, 1988, с.324-326. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2679951C1 (en) * 2017-08-29 2019-02-14 Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") Air starter control device

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011106704A (en) 2012-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2965946C (en) Multi-engine aircraft power plant with heat recuperation
CN102317600B (en) Method and system for tuning a gas turbine and gas turbine including such a system
US11300054B2 (en) Fuel flow control system and method for engine start
US10227931B2 (en) Variable inlet guide vane scheduling
EP1806478A2 (en) Gas turbine engine and cooling system therefor
CN103967622B (en) The starting oil-feeding control system of miniature gas turbine
US10094292B2 (en) Method of acceleration control during APU starting
US8915088B2 (en) Fuel control method for starting a gas turbine engine
CN106795814B (en) For starting the device and method of gas turbine, the method for regulating gas secondary speed and relevant gas turbine and turbogenerator
CN206092185U (en) Micro turbine engine starts and oil feeding system
CN102910293A (en) APU selective cool down cycle
RU2438031C2 (en) Control method of fuel flow to afterburner of gas turbine engine
RU2480601C2 (en) Gas turbine engine start-up control method
CN105317561A (en) Two-shaft gas turbine
US8844295B2 (en) Method for meeting a purge flow requirement for a power plant and a power plant having a purge control system
RU2555784C1 (en) Control over gas turbine engine with afterburner combustion chamber
RU2435973C1 (en) Method of fuel flow control at start of gas turbine engine
RU2431051C1 (en) Gas turbine plant control method
RU2431753C1 (en) Gas turbine plant control method
RU2491437C2 (en) Method of starting gas turbine engine
RU2435970C1 (en) Gas turbine plant control method
RU2389890C2 (en) Control method of gas turbine engine with afterburner
RU122705U1 (en) FUEL SUPPLY SYSTEM FOR GAS-TURBINE ENGINE
RU2405959C1 (en) Method of gas generation for creation of thrust in air jet engine with multi-stage axial compressor and air jet engine
US20140165586A1 (en) Turbine start method

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner